Options de remédiation des sédiments pour la baie de Lamèque, N.-B.

3.0 - Préparation des options de remédiation des sédiments

Cette section décrit les différentes options de remédiation des sédiments qui ont été mises au point et/ou appliquées, tel que rapporté dans les ouvrages scientifiques et/ou rapports techniques pertinents. Cependant, le succès à long terme de toutes les options de remédiation décrites va dépendre des grandes améliorations dans la qualité du traitement des effluents de la transformation des fruits de mer.

On a mis l’accent sur les options de remédiation « novatrices » ainsi que « conventionnelles » dans ce rapport. Les technologies conventionnelles sont décrites pour servir de repère par rapport aux coûts et la complexité opérationnelle, pour les stratégies novatrices, ainsi que pour offrir un complément nécessaire aux améliorations anticipées dans plusieurs des stratégies proposées. À partir de cette information, l’option la plus appropriée en matière d’incidence environnementale, de contraintes légales, et de facteurs économiques sera proposée pour la possibilité d’en faire une étude pilote et une mise en application.

3.1 - Dragage par succion

3.1.1 - Description de la technologie

Le dragage par succion est une technologie assez bien connue qui a été utilisée dans différents projets de dragage, à la fois à l’échelle internationale et au Canada Atlantique. Différentes compagnies en Amérique du Nord peuvent fournir cette technologie. Le dragage par succion consiste en « l’agitation » des sédiments au bas de la colonne d’eau par un moyen mécanique (c-à-d., des couteaux, dragues suceuse-porteuse) afin de créer une boue liquide d’eau et de sédiments. L’enlèvement subséquent de cette boue est effectué par une « succion » à l’intérieur d’un tuyau situé près de la surface des sédiments. Selon l’équipement utilisé, la boue peut être transportée au site de stockage définitif (c-à-d., sur terre ou en mer) par l’entremise d’un pipeline ou autres méthodes. Le type d’équipement choisi pour le dragage par succion va dépendre de facteurs comme la profondeur de l’eau, la profondeur des sédiments, les propriétés physiques des sédiments, les quantités du matériel à draguer, ainsi que l’emplacement et la méthode d’évacuation. Un avantage du dragage par succion est sa capacité de draguer de grandes surfaces d’une façon économique. Certaines études ont également démontré que le dragage par succion réduit le montant des solides en suspension produits dans les plans d’eau environnants étant donné l’aspect localisé du processus. Les désavantages du dragage par succion sont : l’enlèvement des habitats benthiques au sein de la zone draguée ; la possibilité de réduction des niveaux d’oxygène dissous dans la colonne d’eau due à la perturbation des sédiments anaérobiques ; ainsi que la formation de d’autres substances toxiques telles que de l’hydrogène sulfuré ou de l’ammoniaque.

3.1.2 - Pertinence pour application dans le site

On estime qu’il faudrait remédier les sédiments sur une superficie d’environ 20 hectares. Si le dragage était l’une des options utilisées dans le cadre d’un plan de remédiation, le dragage par succion serait probablement le plus convenable pour ce type de surface.

Sans information additionnelle sur les propriétés physiques et chimiques des sédiments dans l’ensemble de la zone affectée dans la Baie de Lamèque, il est difficile de fournir des estimations des coûts du dragage et de l’évacuation des sédiments. Pour le projet de la Baie de Lamèque, il semble que l’évacuation en mer serait la façon la moins dispendieuse d’évacuer les sédiments si un pipeline quelconque pouvait être utilisé pour transporter le matériau dragué vers un site d’immersion en mer. Cependant, étant donné la distance entre la zone affectée et un site probable de rejet, cela ne serait probablement pas économique. Si le rejet en mer était employé, l’évacuation du matériau dragué se ferait sous l’égide de la Loi canadienne sur la protection de l’environnement et les sédiments devraient subir différents essais pour en déterminer les propriétés chimiques.

Une méthode alternative d’évacuation des sédiments serait via un pipeline en direction d’un site d’enfouissement sur terre qui est conçu de sorte à déshydrater le matériau dragué. Le dépôt terrestre des sédiments accumulés se ferait sous l’égide des règlements stipulés par le ministère de l’Environnement et des Gouvernements locaux du Nouveau-Brunswick. Selon les caractéristiques des sédiments, il se peut qu’il faudrait utiliser un bassin (cellule) de retenue avec un revêtement et du matériel de recouvrement approprié. La cellule pourrait être conçue avec une forme quelconque de processus de déshydratation (dans la cellule comme telle ou avant le déversement des sédiments). Il faudrait faire effectuer une analyse chimique des sédiments avant leur évacuation afin de déterminer le type de bassin de retenue nécessaire pour accepter le matériau dragué. Étant donné le montant élevé de végétaux en décomposition, il faudrait peut-être utiliser des dispositifs collecteurs de gaz afin de confiner les odeurs et le méthane. Selon les caractéristiques chimiques du matériau dragué après sa déshydratation, le matériau pourrait être utilisé comme amendement à la couche arable. Il serait nécessaire d’effectuer un peu plus de recherche sur ce sujet.

3.2 - Aération des sédiments

3.2.1 - Description de la technologie

La justification pour la proposition de l’aération des sédiments comme option de remédiation est basée sur l’hypothèse que les conditions anoxiques qui existent présentement dans la Baie de Lamèque peuvent être renversées par l’introduction d’oxygène dans les sédiments. Selon les conditions anaérobiques actuelles, les éléments inorganiques tels que le dioxyde de carbone (CO₂), le sulfate (SO₄) et le nitrate (NO₃) seront utilisés par les micro-organismes afin de dégrader la matière organique dans les sédiments de la baie. Des composés gazeux et odorants tels que du méthane (CH₃), du sulfure d’hydrogène (H₂S) et de l’ammoniaque (NH₄) sont émis à mesure que se produit cette lente réaction biologique (Singer et Munns, 1996).

L’oxygène permettrait aux nutriments excessifs dans les sédiments de se dégrader grâce aux processus aérobiques. En d’autres mots, au lieu des composés inorganiques, ce serait l’oxygène qui serait utilisé pour dégrader les nutriments. Le bienfait de cette approche serait la formation de composés moins odorants (par ex., CO₂, NO₃) et un processus de dégradation plus rapide. Le but de cette technologie en tant que processus d’atténuation serait de sérieusement minimiser les odeurs.

L’aération des sédiments pourrait se faire par différentes méthodes. La première serait l’injection directe d’air ou d’oxygène dans les sédiments par l’entremise d’une série de pompes, de tuyaux et de buses. L’air est barboté à travers les sédiments pendant une période de temps déterminée et selon des paramètres spécifiques mesurés durant le processus d’aération afin d’en déterminer l’efficacité. Les paramètres mesurés comprendraient l’oxygène dissous des eaux de porosité, la DBO, la DCO, l’AT, le Phosphore Total (PT), ainsi que d’autres indicateurs de performance opérationnelle tels que le potentiel d’oxydo-réduction des sédiments et la production de sulfure. Ces paramètres seraient utilisés afin de déterminer quand le changement entre les conditions anaérobiques et les conditions aérobiques s’est produit (Singer and Munns, 1996).

L’oxygénation des sédiments peut également se faire par l’ajout d’un Composé réducteur d’oxygène (Oxygen Reducing Compound – ORC^®). L’ORC^® est une poudre insoluble (Figure 5) qui émet de l’oxygène lorsque mélangée avec un sol humide.

Figure 5 - ORC^® sous forme de poudre (Source : www.regensis.com).

L’ORC^®, tel que produit par la compagnie Regenesis, est composé de peroxyde de magnésium (MgO₂). Le MgO₂ se décompose en Mg(OH)₂ grâce aux réactions suivantes (Gallizia et al, 2004) (Figure 6).

Figure 6 – Diagramme du composé ORC^® (Source : www.regenesis.com)

Ce produit est normalement appliqué dans les sites contaminés par des hydrocarbures pétroliers. Cependant, une étude effectuée à Gênes, en Italie, qui utilisait ce produit pour stimuler la dégradation de la matière organique dans les sédiments marins a donné des résultats prometteurs. Les caractéristiques de ce site d’étude étaient analogues à la Baie de Lamèque en ce que le plan d’eau en question était un bassin semi-fermé ayant une profondeur de moins de 5 mètres et dont les sédiments étaient sérieusement affectés par les activités anthropiques. Les sédiments résultants étaient riches en matières organiques et en sulfure. Les sédiments étaient noirs et avaient une forte odeur d’hydrogène sulfuré (H₂S) (Gallizia et al., 2004).

Des essais en laboratoire ont comparé l’aération conventionnelle de la colonne d’eau avec l’application directe de l’ORC^® aux sédiments. Les résultats étaient favorables là où le traitement à l’ORC^® démontrait une plus grande augmentation de la dégradation organique que l’aération conventionnelle. Gallizia et al. (2004), concluaient que fournir de l’oxygène directement aux sédiments était plus efficace pour augmenter le taux de dégradation de la matière organique que si l’on aérait l’eau au-dessus de celle-ci.

3.2.2 - Pertinence pour application dans le site

L’ampleur du problème des sédiments dans la Baie de Lamèque, ainsi que le climat local, limitent la convenabilité de la technologie d’aération conventionnelle. La superficie des sédiments remplis de nutriments a été estimée à environ 20 hectares. Cette grande superficie, en conjonction avec la tâche de maintenir une aération mécanique durant les mois d’hiver, rendrait les choses très difficiles. Un scénario plus désirable serait d’aérer certaines sections des sédiments ayant les plus hautes concentrations de nutriments et de conditions anoxiques durant les mois d’été.

Une autre difficulté avec l’aération des sédiments dans la Baie de Lamèque, c’est la présence de grandes quantités de laitue de mer sur le fond. Des conditions anoxiques se produisent en dessous de la laitue de mer et au dessus de la couche supérieure des sédiments. Afin de bien aérer les sédiments, il est probable que la majorité, ou du moins une portion importante de la laitue de mer devrait être enlevée avant l’aération. Une fois que la laitue de mer est enlevée et que les sédiments sont exposés, il pourrait être possible d’appliquer un traitement à l’ORC^® afin de stimuler la dégradation des matières organiques.

Cependant, il faut considérer l’aspect important à savoir si la digestion aérobique pourrait causer une prolifération des algues, y compris des algues possiblement toxiques qui pourraient être aussi nuisibles à l’environnement que la situation actuelle. Cela pourrait également promouvoir une croissance accrue de la Ulva, ce qui pourrait exacerber le problème actuel. Enfin, on s’inquiète que toute interférence dans les sédiments pourrait mener à une nouvelle remise en suspension et au rejet de d’autres contaminants, tels que les oligo-éléments. Ces mêmes préoccupations s’appliquent, plus ou moins, à l’option de l’aération de colonne d’eau décrite ci-après.

3.3 - Aération de la colonne d’eau

3.3.1 - Description de la technologie

L’aération de la colonne d’eau pourrait se faire en pompant de l’air ou de l’oxygène dans la colonne d’eau, ou bien en pompant de l’eau de la baie à travers un système de saturation en air. Un exemple d’un système de saturation en air serait une série de largage d’eau en gouttelettes qui transfèrent l’oxygène de l’air à l’eau. À titre d’exemple, d’autres systèmes mécaniques ou automatiques de saturation en air pourraient être utilisés, comme les aérateurs éoliens (Figure 7), afin d’accomplir cette tâche. On croit que l’aération aiderait à la dégradation des nutriments et de la matière organique dans la colonne d’eau, mais qu’elle aurait une capacité relativement limitée d’augmenter la dégradation de ce matériel dans les sédiments.

Figure 7 – Aérateurs éoliens (Source : Eco Guide International Inc.).

3.3.2 - Pertinence pour application dans le site

Les caractéristiques hydrauliques de la Baie de Lamèque limitent sérieusement toute application à grande échelle de la technologie d’aération mécanique. À titre d’exemple, la Figure 8 montre un aérateur éolien et son principe de fonctionnement. Tel qu’illustré sur le diagramme, l’aérateur entraîne l’air à la surface de l’eau et la force en descendant dans la colonne d’eau. Dans les plans d’eau peu profonds comme celui de la Baie de Lamèque, cela ne permettrait probablement qu’une aération locale extrêmement limitée en dessous de l’aérateur, ainsi qu’un mouvement latéral limité de l’oxygène. Donc, il faudrait probablement installer un grand nombre d’aérateurs assez proches les uns des autres afin d’effectuer une aération suffisante pour avoir un effet mesurable sur les nutriments et la matière organique dans la colonne d’eau et les sédiments. Il est fortement recommandé que si ce type de technologie était considéré pour application sur une grande échelle, une modélisation hydraulique appropriée devrait être effectuée afin de déterminer le potentiel de succès d’un tel projet.

Figure 8 – Diagramme d’un aérateur éolien (Source : Eco Guide International Inc.).

3.4 - Récolte mécanique des algues

3.4.1 - Description de la technologie

La récolte des algues marines, surtout de la laitue de mer (Ulva lactuca), est très commune à travers le monde, plus particulièrement en Asie. La laitue de mer peut être récoltée comme un légume de mer et/ou transformée en produits alimentaires (Luning et Pang, 2003) ou comme engrais (Santos et Duarte, 1991). La laitue de mer est également cultivée avec succès dans des opérations de polycultures avec les mollusques et les poissons. Cependant, il a été démontré que la fragmentation de la Ulva mène à une multiplication végétative (Pickett-Heaps, 1975). Donc, toute technique de récolte utilisée devrait tenter d’en minimiser le déchiquetage afin d’éviter la croissance de nouvelles plantes.

Bien que la possibilité de mettre sur pied une opération de polyculture « laitue de mer/mollusques » dans la Baie de Lamèque n’ait pas encore été étudiée, une plus vaste récolte de la laitue de mer « sauvage » est une option. Tel que démontré dans les Figures 2, 3 et 4, et cité dans Roy et al. (2002), ainsi que par le MEGLNB (2001), il existe de grandes quantités de laitue de mer morte et en décomposition le long des rivages de la Baie de Lamèque. Cette laitue a été récoltée mécaniquement par le passé et éliminée par le compostage. Cette laitue de mer en décomposition a été identifiée comme étant la principale source de mauvaises odeurs dans la région et l’enlèvement de celle-ci va retirer les nutriments du système et devrait atténuer le problème de l’odeur (Valiela et al., 1997).

3.4.2 - Pertinence pour application dans le site

La récolte à grande échelle de la laitue de mer qui existe dans la Baie de Lamèque sera une assez grande tâche, mais cela serait possible puisqu’il existe différents moyens mécaniques de récolter les algues. Cependant, il faut aborder certains enjeux critiques afin de réussir l’application de cette option.

1. Identifier les destinations (commerciales) des algues récoltées. Étant donné la qualité suspecte de la laitue de mer morte et en décomposition, il se peut que la laitue de mer « sauvage » actuelle puisse ne pas être acceptable du point de vue commercial. C’est pourquoi il faudrait l’éliminer sur terre, soit par enfouissement ou par compostage. Pour ces deux options, une analyse de la laitue de mer devrait être effectuée afin d’en déterminer les niveaux de contaminants traces parce que la laitue de mer bioaccumule les toxines hydrosolubles dans ses tissus (Burgess et al., 2003).
2. L’introduction continuelle de nutriments provenant de l’usine de transformation dans la colonne d’eau continuera à alimenter les algues dans la baie. Bien qu’un système de traitement FAD est sensé réduire la charge en nutriment de l’effluent d’au moins 25 % au début, le reste des sédiments représentent une source importante dans la baie. En tant que tel, l’enlèvement de la laitue de mer existante sera seulement une solution provisoire puisque les algues continueraient tout simplement à repousser. Il est donc crucial que le traitement des effluents de l’usine dépasse de beaucoup les 25 %.

3.5 – Atténuation naturelle

3.5.1 - Description de la technologie

L’atténuation naturelle est la dégradation graduelle des contaminants au cours d’une période de temps par les processus naturels (par ex., biodégradation anaérobique). Pour que cela soit efficace, il existe plusieurs éléments clés. Tout d’abord, les eaux usées du processus de la transformation doivent être enlevées ou fortement réduites. En deuxième lieu, les contaminants doivent être contenus ou, tout au moins, bien contrôlés afin de prévenir la contamination des autres systèmes aquatiques (Watson et Burnett, 1995)

3.5.2 - Pertinence pour application dans le site

La présence des algues, combinée avec les faibles capacités de lessivage de la baie, va probablement limiter l’efficacité de remédiation de la baie par l’atténuation naturelle. Cependant, l’atténuation naturelle, en conjonction avec plusieurs autres options de remédiation décrites dans ce rapport, pourrait éventuellement servir pour une remédiation efficace de la baie.

3.6 - Phytoremédiation et polyculture de laitue de mer/mollusques

3.6.1 - Description de la technologie

La phytoremédiation est l’utilisation des plantes, aquatiques ou terrestres, pour retirer les contaminants d’un système. Des exemples de ce type de remédiation comprennent l’utilisation de roseaux dans des terres humides artificielles ou de laitue de mer dans des systèmes marins. Ces plantes enlèvent les contaminants dans une matrice sol/sédiments ou dans une matrice d’eau et les accumulent soit dans leurs tissus ou en les métabolisant en une autre forme moins toxique (Burgess et al., 2003). Selon la situation, ces plantes peuvent être enlevées et utilisées pour autres usages ou tout simplement évacuées, ou bien elles peuvent être laissées sur place afin de continuer le processus de dégradation. La polyculture est la culture de plusieurs types de plantes ou d’animaux complémentaires en combinaison les unes avec les autres ; à titre d’exemple, les opérations d’aquaculture des moules en conjonction avec la laitue de mer (Brzeski et Newkirk, 1997).

3.6.2 - Pertinence pour application dans le site

La Baie de Lamèque a déjà des exploitations aquacoles de moules sur place et la baie est convenable pour la croissance de la laitue de mer, tel que démontré par les quantités excessives de laitue de mer sauvage le long des rivages. Le succès potentiel de cette approche peut être limité par la capacité de la baie de soutenir des cultures additionnelles et, tout comme les autres stratégies de remédiation, le niveau auquel les effluents de la transformation de poisson seront atténués. Néanmoins, il y a plusieurs forces et faiblesses qui méritent d’être explorées dans cette approche, tel que décrite ci-après.

Forces :

• La laitue de mer dans la baie sert présentement de piège pour les nutriments. La mise en oeuvre d’une ferme commerciale de laitue de mer enlèverait de grandes quantités de nutriments dans le système (Valiela et al., 1997). Cependant, la qualité de la laitue de mer en détermine le potentiel de commercialisation. Il faut évaluer ceci afin de déterminer le potentiel de cette option.
• Une exploitation commerciale de laitue de mer, selon la capacité excédentaire, pourrait enlever d’autres nutriments dans la colonne d’eau qui proviennent des effluents de l’usine de transformation de poisson (Neori et al., 2004).
• Une exploitation commerciale de polyculture de mollusques/laitue de mer pourrait servir de modèle qui pourrait être appliqué dans d’autres sites similaires au Canada Atlantique.
• Une exploitation commerciale de polyculture aurait des bienfaits économiques pour la communauté locale de Lamèque.

Faiblesses :

• Le développement d’une nouvelle exploitation de la laitue de mer pourrait limiter l’action de chasse d’eau naturelle dans la baie. Par conséquence, toute augmentation dans l’enlèvement des nutriments dans la colonne d’eau pourrait être contrecarrée par une plus grande diminution de l’action de chasse d’eau.