LE TRAITEMENT BIOLOGIQUE DES DECHETS ORGANIQUES

LES DIFFERENTS PROCEDES DE TRAITEMENT DES DECHETS ORGANIQUES     PARTIE VII

1    Le traitement biologique par compostage

1.1    Le bioréacteur-stabilisateur

1.1.1 Schéma de présentation

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1.1.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Baisse des ordures ménagères résiduelles
•  Capacité de traitement : De 9 à 25 000 t/an
•  Durée du process : 1 à 3 jours dans le réacteur
•  Problème majeur : Laisse des indésirables dans le flux de déchets biodégradables

1.1.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  permet de travailler sur ordures ménagères brutes
•  préparation du flux en un à trois jours
•  pas d'odeurs

•  nécessite de nombreuses étapes pour obtenir un flux de qualité
•  nécessite une collecte en amont des déchets toxiques et des déchets d'emballages ménagers
•  ne permet pas la récupération de toute la fraction organique
•  qualité aléatoire en raison des entrant


Résolution du problème majeur :
Il suffit d'ajouter plusieurs étapes de tri du flux pour obtenir un produit compostable de bonne qualité. L'intérêt économique peut très rapidement en souffrir.

Conclusions :
Le compostage sur ordures ménagères résiduelles est possible à la condition de réaliser en amont une collecte des déchets toxiques afin d'assurer l'innocuité du compost produit. De plus, il est pertinent de réaliser une collecte des déchets d'emballages ménagers en amont afin de limiter les refus de tri. Certaines collectivités présentent des résultats satisfaisants en procédant ainsi. Au regard des évolutions techniques, il semble plus pertinent de porter l'attention sur la garantie d'innocuité du produit sortant plutôt que sur les différents paramètres du flux entrant.

Exemple d'installation de ce type :
Le Smitom de Launay-Lantic à Etables-sur-mer (22) a mis en place le procédé « BRS » et écoule auprès du Cerafel, organisation professionnelle des producteurs de fruits et légumes de Bretagne, un compost qui satisfait le cahier des charges établit par ce repreneur.

1.2    Le compostage en andains à l'air libre

1.2.1 Schéma de présentation

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1.2.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Biodéchets
•  Capacité de traitement : Quelques tonnes à plus de 100 000 t/an
•  Durée du process : 3 à 6 mois selon le degré de maturation souhaité et la fréquence des retournements
•  Surface utile pour 1 000 t/an : 1 500 à 2 000 m²
•  Type de revêtement : Béton pour permettre la récupération des lixiviats
•  Problème majeur : Emission d'odeurs et de poussières

1.2.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  faibles besoins techniques
•  faible coût
•  exploitation aisée de l'unité
•  capacité de traitement élevée
•  utilisation de matériel mobile (collectif) possible
•  extension facile si place disponible

•  émission d'odeurs et de composés organiques volatils
•  impact visuel
•  besoin d'un lieu d'implantation sans voisinage (ou voisinage industriel)
•  problème de bruit
•  besoin de grandes aires de stockage
•  besoin d'une infrastructure de récupération des lixiviat


Résolution du problème majeur  :
Lors du traitement, il peut y avoir des formations de poches anaérobies, engendrant des émissions d'odeurs dues à la production de composés organiques volatils. Ces émissions, constatées principalement au moment de la fermentation, peuvent être en partie contrôlées en respectant certaines pratiques d'exploitation et en mettant en place certains dispositifs :

•  augmenter la fréquence de retournement ;
•  ne pas stocker de grosses quantités de tontes de gazon ou les mélanger avec des branchages pour structurer et aérer le tas de compost ;
•  mettre en place des diffuseurs d'odeurs ;
•  lors de l'installation de l'unité, respecter une distance avec les riverains supérieure aux 200 mètres imposés par les textes ;
•  appréhender les vents dominants lors du projet de construction (entre l'unité et les habitations) ;
•  couvrir les andains avec des bâches.

Conclusions  :
Ce type de procédé s'adresse principalement à des collectivités possédant un espace rural assez vaste pour ne pas créer de gênes pour le voisinage. Son faible coût et sa capacité à traiter de gros tonnages sont les paramètres de choix principaux.

Exemple d'installation de ce type  :
L'unité de compostage du SIRFAG (Syndicat Intercommunal de la Région de Flines à Guesnain) située à Sin-le-Noble (59) écoule son compost auprès des agriculteurs.

1.3    Le compostage avec aération forcée et retournement sous bâtiment

1.3.1 Schéma de présentation

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1.3.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Biodéchets
•  Capacité de traitement : De 6 000 à 20 000 t/an
•  Durée du process : 4 semaines de fermentation et 3 mois de maturation
•  Surface utile pour 1 000 t/an : 500 m²
•  Problème majeur : Les moyens techniques nécessitent une maintenance importante

1.3.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  aspect esthétique
•  pas ou peu d'odeurs
•  pas ou peu de bruit
•  automatisation du procédé
•  faible besoin d'espace
• accélération du procédé et donc réduction du stockage

•  agrandissement nécessitant des travaux et modification du bâtiment
•  coût supérieur à un procédé de compostage en andains à l'air libre
•  entretien important de la partie mécanique

Résolution du problème majeur  :
Une installation de ce type est plus complexe techniquement qu'une aire de compostage à l'air libre. Le process nécessite un entretien régulier qui permet d'éviter l'encrassement de la partie mécanique et toutes les conséquences que cela peut engendrer. Un système de maintenance performant permet d'éviter les pannes et autres problèmes matériels.

Conclusions  :
Ce type de procédé s'adresse principalement aux collectivités qui disposent de peu de place et souhaitent par conséquent intégrer l'unité dans le paysage tout en traitant des tonnages assez importants allant de 6 000 à 20 000 t/an. Pour un coût plus élevé du fait du modernisme qu'il présente, ce type de process permet de tirer un trait sur les problèmes majeurs engendrés par la méthode de compostage à l'air libre, à condition d'un véritable confinement.

Exemple d'installation de ce type  :

L'unité de compostage du SIVOM de Bapaume située à Riencourt-les-Bapaume (62) utilise le procédé « SILODA » et produit un compost qui est utilisé par les agriculteurs.

1.4    Le compostage avec aération forcée et retournement sous bâtiment

1.4.1 Schéma de présentation

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1.4.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Biodéchets, lisiers, fumiers
•  Capacité de traitement : Environ 25 000 t/an
•  Durée du process : 1 à 2 mois de fermentation + 2 mois de maturation
•  Surface utile pour 1 000 t/an : 1 500 à 2 000 m²
•  Type de revêtement : Béton permettant la récupération des lixiviats
•  Problème majeur : Emission d'odeurs engendrant des problèmes avec le voisinage

1.4.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  traitement de plusieurs flux de déchets organiques différents
•  faible coût
•  impact environnemental presque nul
•  besoin de peu de moyens techniques
•  rapport C/N idéal

•  si un flux est pollué, les deux le deviennent
•  émission d'odeurs


Régler le problème majeur :
Joindre un flux de lisier à des déchets verts sur un procédé en plein air amène une fois de plus l'inévitable problème d'odeurs qui peut être traité partiellement de la même façon qu'en 1.1. On peut ajouter aux consignes l'importance du retournement immédiat des andains après y avoir épandu le lisier pour limiter les émissions nauséabondes.

Conclusions :
Il est important de traiter par ce biais deux flux de qualité et non pas d'envisager la production d'un produit moyen par mélange d'un bon et d'un mauvais produit.

Le problème majeur des odeurs ne permet qu'aux collectivités disposant d'une zone peu habitée d'exploiter une telle installation. Face à ce problème se dressent tous les avantages et notamment le fait de produire un compost de qualité. En effet, le carbone des déchets verts et la source d'azote des lisiers permettent d'obtenir un rapport C/N idéal (proche de 20). Enfin, le fait de combiner le traitement des déchets municipaux et des déchets agricoles facilite l'entente entre les deux entités et de ce fait permet une garantie d'écoulement du compost produit.

Exemple d'installation de ce type :
L'unité de compostage « Le Mazé » située à Verlinghem (59) utilise le compost sur le domaine agricole familial.

1.5    Le compostage en sac ventilé

1.5.1 Schéma de présentation

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1.5.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Biodéchets, fumier, lisier, boues de station d'épuration
•  Capacité de traitement : De 25 000 à plus de 75 000 t/an
•  Durée du process : Environ 11 semaines
•  Surface utile pour 180 tonnes : 60 m x 3 m pour la fermentation
•  Spécificité du process : Le flux est enfoui dans un sac et ne demande aucun retournement. Le contrôle de la température au centre du sac permet de réguler l'aération. L'aération est forcée et le développement des micro-organismes est stimulé par l'injection dans le mélange d'un inoculent
•  Problème majeur : Définir les bonnes quantités de chaque flux pour le mélange avant d'enfouir le tout dans le sac

1.5.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  absence d'odeurs
•  absence de lixiviats
•  insensible aux aléas climatiques
•  coût réduit
•  matériel mobile
•  main d'œuvre réduite (pas de retournement, ...)

•  peu de retour d'expériences en France
•  préparation préalable du mélange
•  aucune manipulation ne peut être faite une fois le substrat dans le sac


Résolution du problème majeur :
Il existe aujourd'hui un logiciel canadien diffusé en anglais et en français qui permet de définir précisément les mélanges de déchets selon leur nature. Une fois dans le sac, il n'y a pas de risque de mauvaises surprises si la qualité du mélange est garantie.

Conclusions :
Si peu de retours d'expériences sont connus en France, il semble facile de mettre en place un procédé pilote. Ce procédé présente les mêmes avantages qu'une unité sous bâtiment pour un coût inférieur.

Exemple d'installation de ce type :
New-York Municipality composte depuis 1998 les déchets verts grâce au procédé proposé par Bio-Ressources Technologies.

1.6    Le compostage en sac ventilé

1.6.1 Schéma de présentation

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1.6.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Biodéchets, boues de station d'épuration
•  Capacité de traitement : Jusqu'à 40 000 t/an
•  Durée du process : 4-5 semaines de fermentation puis 8 semaines de maturation
•  Surface utile pour 2000 tonnes : Environ 1250 m 2
•  Type de revêtement : Béton pour la récupération des lixiviats
•  Problème majeur : Présence d'insectes due à l'absence de retournement

1.6.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  absence d'odeur
•  absence de lixiviat
•  aspect esthétique
•  technologie simple
•  traçabilité facile par informatisation

•  plus long qu'un procédé avec retournement accéléré
•  présence d'insectes


Résolution du problème majeur :
La présence d'insectes ne présente pas de risque mais une gêne pour les personnes qui travaillent sur le site. Un traitement est donc réalisé régulièrement.

Conclusions :
Le process présente de nombreux intérêts communs au procédé de compostage avec aération forcée et retournement. L'absence de retournement augmente la durée du process et de ce fait, nécessite une plus grande capacité de stockage. Le coût est réduit du fait d'une simplification technologique du procédé.

Exemple d'unité de ce type :
L'unité de compostage Verdure à Incourt (62) produit un compost qui est repris par les agriculteurs.

1.7    Le compostage individuel

1.7.1 Présentation du procédé

Il existe quatre règles de base du compostage individuel qui sont :

•  diversifier les déchets en alternant les déchets secs (branches, feuilles, ...) et les déchets humides (gazon, déchets de cuisine, ...) ;
•  fragmenter les déchets de jardin les plus grossiers ;
•  mélanger afin d'homogénéiser et d'aérer le compost ;
•  contrôler l'humidité et l'aération une fois par mois.

1.7.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Papiers et cartons souillés + déchets de cuisine + déchets de jardin
•  Capacité de traitement : Selon les composteurs, de 300 à 600 kg/an
•  Durée du process : Environ 9 mois
•  Surface utile : 2 à 4 m² sur un emplacement plat et ombragé à'abri l'abri du vent
•  Problème majeur : Emission d'odeurs, présence d'insectes

1.7.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  facile à mettre en place
•  faible coût
•  dévie un tonnage des ordures ménagères brutes
•  implique l'habitant dans la problématique des déchets

•  odeurs et insectes si le suivi n'est pas régulier
•  le procédé s'adresse aux personnes possédant un jardin


Résolution du problème majeur  :
Les problèmes d'odeurs et de présence d'insectes sont liés à une mauvaise méthode d'utilisation du composteur.
En effet, les problèmes d'odeurs, synonymes de fermentation anaérobie, sont dus à une mauvaise aération du compost ou à une forte présence de déchets humides tels que les tontes de pelouses ou les déchets de cuisine. Une augmentation de la fréquence de retournement et l'ajout de structurants tels que des branchages et papiers-cartons permettent la disparition des odeurs, ce qui sous-entend un investissement de temps conséquent de la part de l'utilisateur. Le choix des déchets est important ; les consignes suivantes permettent de faciliter leur identification.

smile02= Peut être composté
smile01= Attention
smile03= Ne peut être composté

•  Cartons

smile02

•  Bon structurant, source de carbone.

•  Cendres

smile01

•  Si ce sont des cendres de bois, en petite quantité.

•  Déchets d'animaux domestiques

smile03

•  Risques de pathogènes

•  Feuilles

smile02

•  Y ajouter des structurants.

•  Foin et paille

smile02

•  Très bonne fibre.

•  Fumier (de vache, porc, cheval)

smile02

•  Plus il est frais, plus il est efficace.

•  Tontes de gazons

smile02

•  Y ajouter des structurants pour ne pas étouffer le tas.

•  Marcs de café

smile02

•  Peuvent être utilisés directement pour les plantes.

•  Papiers

smile01

•  Pas de papiers lustrés qui contiennent des plastiques ou des produits chimiques.

•  Poisson

smile01

•  Il peut y avoir des problèmes d'odeurs.

•  Sciure

smile01

•  Attention au bois traité chimiquement.

•  Viande et os

smile03

•  Les odeurs et les pathogènes peuvent poser des problèmes.


Conclusions  :
Il est encore difficile aujourd'hui d'émettre un avis sur la pertinence de doter les habitants d'une collectivité de composteurs individuels. Les retours d'expériences mesurant l'impact de l'outil sur les quantités déviées sont faibles. On peut cependant imaginer une complémentarité entre les zones dotées d'une collecte sélective de la fraction fermentescible des ordures ménagères et les zones d'habitat diffus dotées de composteurs.

2    Le traitement organique par méthanisation

Une usine de méthanisation met en œuvre un procédé qui se divise en 3 étapes principales sachant que de nombreuses variantes existent :

•  le pré-traitement : il consiste à préparer le flux à traiter en éliminant les indésirables, en homogénéisant le substrat et en l'humidifiant si nécessaire. Le pré-traitement est plus ou moins complexe selon la composition des déchets organiques entrants. Il est plus complexe pour une unité qui travaille sur ordures ménagères brutes que pour une unité qui ne traite que du déchet vert.

•  le procédé de méthanisation : 3 critères distinguent principalement les types de procédés :

- la siccité du flux entrant  : le digesteur peut travailler sur une fraction solide d'environ 25 à 35 % de matière sèche ou sur un substrat liquide (ou liquéfié) soit moins de 15 % de matière sèche.
- la température dans le digesteur  : la méthanisation se déroule à près de 35°C dans les cas classiques ; c'est un procédé mésophile. Le procédé peut aussi être thermophile et agit à 55°C. La vitesse de dégradation est accélérée mais le procédé de digestion devient plus fragile.
- la circulation du substrat  : une digestion performante exige un temps de séjour suffisant et un ensemencement homogène du substrat. Cela peut être obtenu de 2 manières. Premièrement, l'agitation continue peut être assurée en soufflant du gaz à la base du digesteur et aussi en brassant le substrat grâce à un dispositif mécanique ou par recirculation. La seconde méthode est le système du digesteur « piston » où le flux entrant pousse le substrat en place vers l'extérieur.

•  le post-traitement : il consiste à conditionner le digestat par différentes étapes que sont la déshydratation et la stabilisation aérobie avec la maturation et le criblage. Il vise aussi à épurer le biogaz par désulfuration, déshydratation et élimination des éléments traces. Ces étapes ne sont pas toutes nécessaires selon les débouchés souhaités pour le biogaz. Enfin, les eaux excédentaires peuvent être utilisées pour maîtriser l'humidité dans le procédé de compostage. Sinon, elles subissent un traitement ou sont envoyées vers une station d'épuration.

2.1    La méthanisation mésophile sur fraction solide

2.1.1 Schéma de présentation

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2.1.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Biodéchets, ordures ménagères brutes
•  Capacité de traitement : De 15 000 à 100 000 t/an
•  Volume du digesteur : 2 500 à 3 500 m 3
•  Pourcentage de matière sèche : 25 à 45 % pour les biodéchets et 40 à 50 % pour les ordures ménagères brutes
•  Production de biogaz : De 400 à 600 Nm 3 /t de matière sèche volatile
•  Teneur en méthane du biogaz : Environ 56 %
•  Durée du process : De 18 à 28 jours dans le digesteur et environ deux semaines pour la maturation du digestat
•  Température dans le digesteur : ± 35 à 38°C
•  Surface utile pour 1000 t/an : De 300 à 700 m²

2.1.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  pas ou peu de rejets gazeux
•  la digestion mésophile est plus résistante et plus polyvalente que la thermophile et donc mieux adaptées à un flux hétérogènes d'ordures ménagères brutes
• espace nécessaire réduit

• nécessite l'hygiénisation du substrat par une pasteurisation en entrée ou un compostage après le passage dans le digesteur


Exemple d'installation de ce type  :
Unité de méthanisation « Valorga » située à Amiens (80).

2.2    La méthanisation thermophile sur fraction solide

2.2.1 Schéma de présentation

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2.2.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Biodéchets
•  Capacité de traitement : De 10 000 à 75 000 t/an
•  Types de digesteur : Digesteur horizontal ou vertical
•  Volume du digesteur : 1 000 à 2 500 m 3
•  Pourcentage de matière sèche : 30 à 40 %
•  Production de biogaz : 90 à 170 Nm 3 /t entrée
•  Teneur en méthane du biogaz : 50 à 60 %
•  Durée du process : 15 à 25 jours dans le digesteur puis 1 à 2 semaines de maturation
•  Température dans le digesteur : ± 55°C
•  Surface utile pour 20 000 t/an : Environ 4 000 m²

2.2.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  digestion thermophile plus rapide et bien adaptée à un flux constant de biodéchets
•  la digestion thermophile produit plus de biogaz
•  besoin d'espace réduit
•  pas ou peu de rejets atmosphériques
•  hygiénisation du compost

•  digestion thermophile plus fragile que mésophile


Exemple d'installation de ce type  :
L'unité de méthanisation « Dranco » située à Brecht (Belgique) fonctionne avec un digesteur vertical dans lequel 1/7 du digestat recircule pour assurer le mélange du flux.

L'unité de méthanisation « Kompogas » située à Samstagern (Suisse) fonctionne avec un digesteur horizontal qui assure la digestion du substrat par un fonctionnement en flux séquentiel.

2.3    La méthanisation sur fraction liquide

2.3.1 Schéma de présentation

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2.3.2 Fiche technique du procédé

•  Type de déchets entrants : Lisiers, boues de station d'épuration, déchets organiques divers liquéfiés.
•  Capacité de traitement : De 5 000 à 140 000 t/an
•  Pourcentage de matière sèche : Moins de 15 %
•  Durée du process : 20 jours dans le digesteur
•  Température dans le digesteur : existe en thermophile et en mésophile

2.3.3 Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

• traite la fraction liquide des déchets organiques
•  pas d'odeurs
•  hygiénisation du flux traité

•  l'intégration des boues est sujette à polémique pour la valorisation agronomique ultérieure du digestat
• le traitement d'une fraction solide nécessite obligatoirement une étape d'hydrolyse.


Exemple d'installation de ce type  :
Unité de méthanisation « Linde » à Behringen en Allemagne.

Conclusions  :
La méthanisation présente les avantages de pouvoir traiter de gros tonnages sur un espace plus limité que celui nécessaire pour une installation de compostage. De plus, il est facile, de par son confinement, d'en contrôler les rejets gazeux. Enfin, la production de compost est complétée d'une production de biogaz pour une réduction moyenne du volume de matière organique de 50 à 55 % en 20 à 25 jours. Malgré ces avantages, il n'existe à ce jour qu'une seule unité de méthanisation sur déchets en France et deux projets de construction existent pour les sites de Valence et Varennes-Jarcy. La digestion des boues de station d'épuration est par contre largement répandues.

3    La récupération du biogaz de décharge

3.1    Schéma de présentation

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3.2    Fiche technique du procédé

•  Type de déchets concernés : Tous types de déchets
•  Nombre de puits de captage : De 2 à 10 / ha
•  Profondeur des puits : Variable selon les décharges
•  Matériau utilisé pour le puits : Tuyau en PVC
•  Teneur en méthane du biogaz : 30 à 40 %

3.3    Avantages et inconvénients

Avantages

Inconvénients

•  évite d'émettre un gaz à effet de serre
•  possibilité de valoriser le biogaz
•  faible coût sauf pour une épuration poussée

•  biogaz de qualité moyenne


Conclusions  :

Selon les motivations de l'exploitant, deux à dix puits de captage par hectare peuvent être installés sur le lieu de stockage. Les rendements seront différents. L'intérêt environnemental de ce captage est important et les projets de rachat par EDF de l'électricité produite à partir du biogaz laissent supposer à terme une rentabilité économique.

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