MIGRATION D’OXYGENE ET OXYDATION DU METHANE DANS LES BARRIERES D’OXYDATION PASSIVE INSTALLÉES DANS LES SITES D’ENFOUISSEMENT David Rannaud et Alexandre Cabral Dép. de Génie civil, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada Suzanne Allaire Département des sols, Université Laval, Québec, QC, Canada René Lefebvre Institut national de la recherche scientifique, Québec, QC, Canada Miroslav Nastev Commission géologique du Canada, Ressources Naturelles Canada RÉSUMÉ Des simulations de la migration d’O2 moléculaire à travers une barrière d’oxydation passive du méthane (BOPM) ont été réalisées grâce au simulateur numérique TOUGH2-LGM. Les principales variables étaient le degré de saturation en eau de la BOPM, le différentiel de pression de gaz entre sa base et la surface, le positionnement et l’épaisseur du front d’oxydation et, finalement, le taux d’oxydation. Le simulateur est capable de prendre en considération le flux exclusivement diffusif de l’O2 vers le bas et le flux advectif-diffusif du CH4 vers le haut. Les résultats sont comparés à des données de terrain. ABSTRACT The downward migration of molecular O2 across a Passive Methane Oxydation Barrier (PMOB) was simulated using the numerical simulator TOUGH2-LGM. The main variables were the degree of water saturation of the PMOB, the pressure differential between its base and the surface, the position and thickness of the oxydation front and, finally, the rate of oxydation. In addition, the numerical simulator is capable of considering the downward diffusive flux of O2 and the upward advective-diffusive flux of CH4. The results are compared to actual field data. 1 INTRODUCTION Le méthane (CH4) est un gaz à effet de serre 23 fois plus néfaste que le CO2. Sa concentration dans l’atmosphère augmente à raison de 0.6 % par an (IPCC 2001). On esti- me que 70 % de cette augmentation est due aux activités humaines, dont 19 % proviennent des émissions de lieux d’enfouissement (IPCC 2001). Le CH4 peut être oxydé en CO2 par les bactéries méthanotrophes lorsque les biogaz migrent dans les recouvrements des sites d’enfouisse- ment. Cette oxydation peut être optimisée par l’installation d’un recouvrement approprié (Gebert and Gröngröft 2006; Humer and Lechner 2001; etc.), qu’on dénomme barrières d’oxydation passive du méthane (BOPM). La capacité de ces BOPM à oxyder le CH4 dépend de plusieurs facteurs dont les propriétés physico-chimiques du matériau (qui affectent la migration des gaz), la qualité et le flux des biogaz produits, les conditions météorolo- giques, telles que les précipitations, la pression atmosphérique et la température. En particulier, cette oxydation ne peut se faire qu’en présence d’oxygène (O2), ce qui implique qu’une quantité suffisante d’O2 provenant de l’atmosphère doit pouvoir migrer dans la BOPM. D’après Czepiel et al. (1996) et De Visscher et al. (1999), l’oxydation microbienne du CH4 requiert une concentration en O2 supérieure à 3%. Cette contrainte a motivé l’étude présente visant à déterminer par simulations numériques l’entrée d’O2 dans une BOPM pour différents gradients de pressions de gaz et différents degrés de saturation en eau. La détermination du taux d’oxydation de CH4 et de la localisation de l’activité microbienne dans la BOPM (appelé aussi front d’oxydation) à partir d’informations collectées sur le terrain fait également l’objet de recherches. Cette étude y contribue en visant à montrer l’incidence du taux d’oxydation et du front d’oxydation sur les relevés de profils de concentration en CH4, ainsi que l’importance du gradient de pression de gaz à travers le recouvrement. 2 ASPECTS THEORIQUES Les deux grands phénomènes responsables de la migration des gaz dans un milieu poreux non saturé sont l’advection et la diffusion. Cette étude néglige le phénomène de transport de gaz dans la partie dissoute de la phase liquide. L’advection correspond à un processus de transfert global lié à un gradient de pression global de la phase gazeuse. La diffusion correspond au transfert d’un gaz par rapport à l’ensemble de la phase gazeuse. En ce qui concerne la diffusion, il existe essentiellement trois types de diffusion : La diffusion moléculaire, la diffusion de Knudsen, et la OttawaGeo2007/OttawaGéo2007 1355