Technischer Bericht NTB 13-04

Sur mandat de la Nagra, l’Institut de Biotechnologie de l’environnement de la Haute école zurichoise de sciences appliquées de Wädenswil a étudié les processus qui gouvernent la biodégradation des polymères organiques dans les conditions d’un dépôt en profondeur pour déchets de faible et de moyenne activité (DFMA). Outre une analyse de la littérature scienti­fique actuelle, une série de calculs thermodynamiques ont été effectués et plusieurs experts reconnus au niveau international ont été consultés. La présente étude prend en compte un petit nombre de substances qui figurent en quantités dominantes dans l’inventaire des DFMA suisses, à savoir le polystyrène (PS), le polychlorure de vinyle (PVC), d’autres matières plastiques et des bitumes.
 

La littérature scientifique ne permet pas de conclure avec certitude à l’existence d’une biodé­gra­dation du squelette polymère des polymères synthétiques dans des conditions anoxiques. En revan­che, il est établi que les groupes fonctionnels des échangeurs d’ions et les agents plasti­fiants contenus dans les matières plastiques sont rapidement libérés et facilement bio­dégradables. La dégradation biologique des polymères synthétiques est en grande partie freinée par la dépolymérisation en monomères récupérables. Du fait que la dépolymérisation nécessite généralement de l’énergie, les chances d’occurrence de ce processus, qui se déroule à l’extérieur des cellules, sont très faibles. Les monomères, s’ils sont présents, sont en principe bio­dégrada­bles en milieu anaérobie.
 

Les calculs thermodynamiques montrent que, bien que la biodégradation de polymères syn­thétiques dans les conditions d’un dépôt en profondeur soit théoriquement envisageable, la dégradation du polystyrène est aussi très proche de l’équilibre thermodynamique. L’énergie utilisable dégagée serait donc à peine suffisante pour les microorganismes. En présence d’une pression partielle d’H2 élevée, on peut anticiper une inhibition thermodynamique de la dégrada­tion anaérobie, du fait que certaines étapes de la dégradation deviennent alors ender­goniques.
 

Si l’on considère les conditions initiales d’un dépôt en profondeur, tant le pH que la dis­poni­bilité de l’eau sont défavorables à la croissance des microorganismes. Pratiquement aucun des microorganismes connus n’est à même de tolérer cette combinaison de paramètres. La plupart des microorganismes connus ont besoin d’eau liquide et d’un pH modéré (4 – 10). Sur de longues périodes, il est toutefois possible que les conditions du dépôt se modifient. A la suite notamment de phénomènes de resaturation, on peut tout à fait envisager une activité et une croissance microbiennes, et par la suite un lent processus d’expansion des populations micro­biennes à partir d’emplacements où règnent des conditions favorables.
 

Presque tous les experts interrogés ont jugé extrêmement improbable, sur la période considérée de 104 années, une dégradation microbienne du PS et du PVC dans un milieu à la fois anaérobie, pauvre en eau et doté d’un pH élevé. Ils ont également confirmé que le nombre limité de données scientifiques actuellement disponibles ne permet pas d’effectuer des affirmations fondées sur la dégradation des matières organiques dans les conditions d’un dépôt en pro­fon­deur.