Caractérisation et stabilité de la matière organique des sédiments des grandes retenues

Discipline

Chimie Environnement

Classification

Sciences de la terre

Mots-clés libres

Sédiment de retenue, Demande en oxygène, Méthanisation, Extraction séquentielle, Interaction organo-minérale, Matière organique

Mots-clés

Sédiments lacustres,

Méthanisation

Les retenues hydroélectriques induisent une accumulation sédimentaire, constituant une réserve importante de matière organique (MO), qui peut être à l’origine de difficultés de gestion. Leur élimination est bien souvent réalisée par des chasses, qui appauvrissent temporairement en oxygène le biotope en aval du barrage. Le sédiment accumulé n’est pas une matrice stable, et peut être à l’origine d’émissions de gaz à effet de serre, en particulier dans des conditions anaérobies in situ. La minéralisation de la MO dans les matrices organo-minérales, est contrôlée par son caractère biodégradable et/ou bioaccessible. Pour une matrice de type « sol », il a été récemment établi que la minéralisation de la MO dépendait surtout de son interaction avec la matrice organo-minérale, selon le « soil continuum model ». Nous avons donc approché les mécanismes, impliqués dans la stabilité de la MO des sédiments de retenue, selon cette théorie. Nous avons appliqué une méthode d’extraction séquentielle, qui sépare la MO en fonction de la force des interactions avec la matrice. La nature biochimique et le potentiel de dégradation de chaque groupe de MO a montré que i) la MO carbonée est principalement constituée de phénols, carbohydrates, et protéines, en proportions comparables entre les groupes, ii) le caractère minéralisable de la MO est lié à son degré de liberté vis-à-vis de la matrice. Ces résultats montrent l’impact des interactions organo-minérales sur l’évolution de la MO dans les sédiments de barrage. L’’évolution de la MO a été approchée pour deux modes de gestion du sédiment. En condition anaérobie, nous avons cherché des outils permettant d’estimer le potentiel méthane du sédiment en les comparant à la production de biogaz après 20 jours d’incubation ex situ. Deux indices ont été retenus, le suivi du cofacteur F420 (impliqué dans la voie métabolique de la méthanogenèse) à 7 jours ex situ, et le suivi du paramètre « densité » mesuré par un échosondeur in situ. En condition aérobie, une méthode d’incubation sur deux sédiments permettant de séparer respectivement, la demande chimique, et biologique, en oxygène a été développée. Une demande chimique importante et rapide est suivie d’une demande biologique lente et qui ne représente en 20 jours que 11 à 22% de la demande totale en oxygène du sédiment. Ces données pourraient être d’intérêt lors des curages des retenues.