Utilisée à grande échelle depuis 1885 pour lutter contre le mildiou, une maladie des plantes causée par des micro-organismes qui se propage par temps humide, la bouillie bordelaise a largement contribué à protéger les cultures, en particulier les vignes. Cependant, le cuivre qu'elle contient n'en demeure pas moins un polluant toxique au-delà d'une concentration seuil, rendant les sols impropres à la culture, en particulier après des décennies d'utilisation intensive.
Diverses techniques de remédiation existent aujourd'hui, telles que la phytoremédiation (l'utilisation de plantes pour extraire les polluants des sols) ou le lavage des sols (lixiviation). Cette dernière présente l'avantage d'être relativement rapide et simple, et de pouvoir a priori être couplée à des techniques « d'activation ». Dans ce contexte, l'équipe a cherché à en accroître l'efficacité en y associant une irradiation ultrasonore, afin de mieux comprendre le rôle des ultrasons dans les mécanismes de décontamination.
Jusqu'à présent, les études s'étaient quasi exclusivement intéressées aux basses fréquences ultrasonores (20 à 100 kHz), dont l'action repose principalement sur des effets mécaniques tels que l'accélération des transferts de matière, la fragmentation, ou la dispersion des particules. Les chercheurs de l'ICSM et du DMRC ont choisi d'explorer l'intérêt des hautes fréquences (supérieures à 200 kHz), susceptibles de limiter la fragmentation des particules du sol tout en favorisant d'autres mécanismes physicochimiques.
Les résultats montrent que les ultrasons accélèrent significativement la décontamination, avec une efficacité particulièrement marquée à haute fréquence. En présence d'acide citrique, les ultrasons accélèrent la dissolution de la calcite et les phénomènes de diffusion, permettant d'obtenir de meilleurs rendements d'extraction procédés de lixiviation conventionnels silencieux . Avec une solution de sel de sodium d'acide humique, les ultrasons favorisent la désagglomération des particules du sol et facilitent le transport des particules contenant du cuivre grâce aux micelles formées par les composés humiques.Dans ces conditions alcalines, le rendement d'extraction passe de 23,6 % sans ultrasons à 30,5 % sous irradiation à 45 kHz, et à 37,6 % à 358 kHz. L'effet est particulièrement spectaculaire pour la fraction granulométrique du sable fin, dont le rendement d'extraction augmente de 18 % à 43 %. À basse fréquence, les bénéfices des ultrasons restent toutefois limités par la fragmentation des particules, qui crée de nouveaux sites capables de retenir à nouveau le cuivre libéré.
Ces travaux mettent ainsi en évidence le potentiel des ultrasons à haute fréquence pour optimiser la décontamination de sols réels pollués au cuivre. Par ailleurs, cette stratégie pourrait être adaptée à d'autres métaux lourds, comme le nickel, le zinc ou le mercure, issus notamment des activités industrielles. Les prochaines étapes consisteront à changer d'échelle afin d'évaluer la faisabilité d'une unité mobile de traitement des sols excavés, capable d'être déployée directement sur les sites contaminés.
Ces travaux ont été
effectués dans le cadre d’une thèse financée par la Région Occitanie (projet
PURS).