faisabilité technique et environnementale de l’utilisation des boues de station d’épuration dans les matériaux de construction

Abstract

Le traitement des eaux usées conduit à la formation de sous-produits sous forme de boues. Dans les années à venir, la quantité de boues produites par les usines de traitement des eaux résiduaires connaîtra une importante augmentation, tandis que les voies de valorisation ou de stockage sont plus restreintes. Dans le contexte actuel du développement durable, la valorisation des boues d’épuration est au cœur des préoccupations environnementales. Dans le cadre de cette étude, nous allons travailler sur deux types de boues issus de traitement des eaux usées domestiques de la STEP de Khénifra et de Khouribga. L’objectif principal de cette thèse est donc de valoriser les boues d’épuration en matériaux de construction. Deux filières ont été mises en œuvre à l’échelle du laboratoire pour les deux cendres de boues étudiées. La première filière consiste en l’incorporation des boues dans la fabrication de clinker de ciment, et la deuxième filière présente l’incorporation des cendres de boues dans le béton et le mortier. Les résultats des caractérisations physiques, chimiques, minéralogiques et géotechniques a permis de discuter de l’adéquation cendres de boues aux filières au regard des critères d’entrée dans les voies de valorisation. Les caractérisations physiques, chimiques, minéralogiques et géotechniques des deux boues étudiées de la STEP de Khénifra et de Khouribga calcinées ont révélé des comportements intermédiaires entre le ciment et le sable, aussi les deux cendres de boues d’épuration présentent une nature minérale compatible avec un milieu cimentaire, proche du comportement de matériaux pouzzolaniques. Les tests de lixiviation réalisés sur les deux cendres de boues ont montré que les éléments présents dans les cendres sont solubilisés à des concentrations inférieures aux seuils définis règlementairement pour les déchets inertes. L’étude des caractérisations en laboratoire a démontré clairement la possibilité d’utiliser des cendres de boue d’épuration étudiées dans le domaine de construction. Les boues d’épuration calcinées à 950°C utilisées dans les crus fabriqués au laboratoire présentent des caractéristiques de cuisson adaptées à leur incorporation aux constitutions de crus de cimenterie. Les caractéristiques minéralogiques et chimiques des clinkers obtenus sont similaires à des clinkers ordinaires. D’après l’analyse des résultats des essais, on a conclu que le taux d’incorporation optimale des cendres de boues dans les crus est de 5% pour les deux cendres de boues étudiées. Concernant l’évaluation technique des produits de la valorisation des boues comme matériau de construction surtout dans le mortier et le béton, les éprouvettes de mortier à différents taux de substitution ont été fabriquées, il a montré que la résistance du mortier diminue quand le taux de substitution augmente. Après la comparaison des résistances pour toutes les formulations, un taux de substitution de 10% a été retenu, car la résistance est comparable à celle de mortier témoin. L’essai de durabilité des matériaux cimentaires incorporant les cendres révèle une forte diminution de résistance mécanique sous l’effet de la sollicitation au gel/dégel. Une évaluation environnementale de ces matériaux a été réalisée par l’essai de lixiviation à l’échelle du laboratoire. Les quantités relarguées cumulées des éléments polluants sont inférieures aux seuils sans impact environnemental, mondialement acceptables en construction et au Maroc. Donc, l’utilisation des cendres de boues dans le domaine de construction est l’une des facettes importantes du développement durable. En effet, elle permet la préservation des ressources naturelles, aussi peut-elle réduire la pollution qui engendre par ces déchets des boues d’épuration.