Centre Européen
de Recherche et d'Enseignement
des Géosciences de l'Environnement

Maureen Le Bars

Influence de la méthanisation puis du recyclage agricole sur la stabilité des nanoparticules de sulfures de zinc formés dans les déchets organiques

 

Directeur(s) de thèse : Emmanuel Doelsch (CIRAD), Clément Levard, Samuel Legros (CIRAD)

Financement :  ADEME / CIRAD, ANR Digestate

Date de début de thèse : octobre 2015

Mots-clefs : nanoparticules, spéciation, sulfures de zinc, produits résiduels organiques (PROs)


Image de microscopie à transmission électronique (MET) représentant des nano-ZnS de synthèse.

Résumé : Les produits résiduaires organiques (PRO) sont les déchets organiques avec un potentiel fertilisant tels que les effluents d’élevage, les eaux usées urbaines, les sous-produits d’agro-industries. Ces PROs sont épandus sur les sols agricoles sous forme brute, méthanisée (digestats), compostée. La concentration en zinc (Zn) dans certains déchets peut atteindre des concentrations importantes, ce qui fait du Zn l’élément trace le plus apporté sur les sols agricoles. La concentration en Zn est aujourd’hui le seul critère utilisé pour limiter la contamination par le Zn lors du recyclage des PROs, or il est nécessaire de considérer la spéciation du Zn qui contrôle sa disponibilité. Plusieurs études montrent que le Zn est principalement présent sous forme de ZnS dans les digestats. Les ZnS qui précipitent dans les PROs sont instables (transformation en quelques mois de compostage) par rapport  à la sphalérite (ZnS) naturelle (transformation en plusieurs années dans le sol). Pour expliquer cette différence, nous faisons l’hypothèse que ces ZnS sont de taille nanométrique. Les objectifs de la thèse sont  de (1) déterminer la spéciation du Zn aux différents stades du traitement des PROs et d’identifier les nano-ZnS dans les digestats, (2) déterminer l’influence de la matière organique présente dans les PROs sur les caractéristiques des nano-ZnS (taille, structure cristalline, réactivité…), (3) déterminer la cinétique de transformation des nano-ZnS en fonction de différents paramètres (caractéristiques du sol, caractéristiques intrinsèques des nano-ZnS) dans le but de prédire le devenir du Zn en fonction du traitement appliqué au PRO avant recyclage sur les sols agricoles.

Référence: 

Formentini T. A., Legros S., Fernandes C. V. S., Pinheiro A., Le Bars M., Levard C., Mallmann F. J. K., da Veiga M., Doelsch E., 2017. Radical change of Zn speciation in pig slurry amended soil: key role of nano-sized sulfide particles. Environmental Pollution, 222, 495-503.