REFLEXIONS ET PISTES SUR LE TRAITEMENT MECANO-BIOLOGIQUE

ASPECTS TECHNIQUES

1 - PRINCIPES DU TMB

Le TMB s’applique aux ordures ménagères résiduelles. Comme précisé auparavant, son objectif est d’extraire la fraction organique du reste des OMR. Il combine :

• des opérations de traitement et de tris mécaniques qui segmentent et isolent différentes fractions des OMR selon les procédés : déchets fermentescibles, refus, métaux (overband), plastiques… ;
• à des opérations biologiques telles que le compostage ou la méthanisation qui permettent de valoriser en compost ou en biogaz la fraction fermentescible isolée ou de la stabiliser avant enfouissement.

Cette séparation de la fraction fermentescible est faite en vue de :

• produire du compost,
• et / ou produire de l’énergie sous forme de biogaz,
• et / ou réduire la quantité de déchets destinés au stockage.

Les procédés de TMB seront donc très différents selon la filière aval retenue.

La fraction non fermentescible peut passée sur des équipements permettant la séparation de différentes fractions afin de réduire la quantité à "éliminer" et d’augmenter le recyclage. Les matériaux récupérés sont les métaux en vue du recyclage, ou les plastiques en vue du recyclage ou de la valorisation énergétique (CSR), mais cela ne peut pas être la priorité recherchée lors de la création d’une installation de TMB.
Les refus qui ne peuvent être valorisés doivent être éliminés en incinération ou en centre de stockage.

Diagramme synoptique du TMB

2 - DIFFERENTS PROCEDES

Il existe donc différents procédés en fonction du but visé : la production de compost, de biogaz ou de déchets stabilisés. Les éléments proposés ci-après pour les procédés sont des exemples et non des modèles figés, des évolutions peuvent y être apportées, aussi bien en ajoutant des équipements qu’en en supprimant certains. Cependant les schémas présentés semblent être la base pour obtenir l’objectif souhaité.

2.1 - Compostage / Méthanisation

Les techniques ont fortement évolués par rapport aux années 80 où les premières installations de TMB broyaient les déchets en tête du procédé, ce qui avait pour conséquence de disperser les polluants dans les OMR. Les techniques d’affinage ont aussi été améliorées permettant ainsi de produire un compost de meilleure qualité.

2.1.1 - Compostage

Le TMB suivi du compostage est également appelé « tri-compostage », il consiste à séparer mécaniquement la fraction fermentescible des OMR pour la valoriser grâce à une fermentation aérobie permettant d’obtenir une matière fertilisante stabilisée riche en composés humiques : le compost.

Schéma du TMB en vue du compostage

Légende :

1 Une première étape est l’examen des déchets lors du vidage de la benne d’ordures ménagères résiduelles dans la fosse afin d’identifier et de retirer tous les indésirables tels que les déchets volumineux, les déchets ménagers spéciaux (pesticides, solvants…). Les éléments dangereux contamineraient le reste des ordures ménagères et ne permettraient pas la production d’un compost conforme à la norme.
L’utilisation d’un broyeur en entrée, comme dans les années 80, est à proscrire car il disperserait les éventuels éléments polluants.
Un grappin permet ensuite d’alimenter un biostabilisateur.

2 Le biostabilisateur ou tube de fermentation permet une pré-fermentation de la fraction fermentescible des OMR. Il s’agit en fait d’un cylindre rotatif dont la rotation en continue assure un brassage et une aération des déchets ainsi que leur évacuation vers son extrémité. Afin d’accélérer la décomposition des déchets, ils sont arrosés et ventilés. La fraction fermentescible est ainsi réduite, ce qui permettra avec le criblage ultérieur de la dissocier grâce à sa granulométrie plus petite. La durée de séjour des déchets à l’intérieur du biostabilisateur est de 4 à 6 jours. Sachant que le taux de refus diminue lorsque le temps de séjour augmente, le séjour des déchets dans le biostabilisateur ne doit pas être trop court, sinon la matière organique part avec le refus. La vitesse de rotation est d’un tour par minute. Le biostabilisateur est un équipement onéreux mais c’est un élément clé pour obtenir un compost de qualité, il ne faut donc pas chercher à faire d’économie sur cette étape.
Sur le terrain, le problème rencontré au niveau des biostabilisateurs est la formation de torons (gros boudins de films plastiques et textiles) qui peuvent endommager les équipements. S’ils ne se dissocient pas tous seuls, ils doivent être retirés manuellement d’où la nécessité d’avoir une bonne accessibilité à l’avant du biostabilisateur.

Un tapis roulant transporte les déchets pré-fermentés jusqu’à un trommel.

3 Le trommel ou crible rotatif de maille 30 ou 40 mm sépare les déchets en fonction de leur calibre.
Les déchets de diamètre supérieur à la maille (30 ou 40 mm) constituent les refus. Les métaux présents dans ces refus peuvent être extraits par overband (électro-aimant).
Les déchets de diamètre inférieur à 30 ou 40 mm vont poursuivre l’affinage. Ils vont vers une trémie qui régularise et limite le débit vers le double transporteur sélectionneur.

4 Le double transporteur sélectionneur permet de trier les déchets par rebond. Les éléments lourds (verre) rebondissent et chutent vers le bas, tandis que ceux plus mous comme la matière organique sont entraînés par le tapis. L’intérêt des deux transporteurs successifs est d’avoir un premier dégrossissage, puis d’alimenter le second avec une couche plus mince de déchets pour augmenter l’efficacité de l’affinage.
Cet équipement fonctionne sur des déchets de granulométrie comprise entre 50 et 3 mm. Le débit sur le premier transporteur ne doit pas être trop élevé pour permettre le rebond des particules lourdes, il est conseillé de 6 tonnes/heure.
Le débit, la hauteur de chute et l’inclinaison des tables sont trois paramètres très importants, ils doivent être bien réglés pour séparer les éléments lourds des légers. Ce sont des erreurs caractéristiques sur certaines usines. Si le débit est trop important, la matière organique va se trouver piégée dans les éléments lourds et sera entraîner par rebond avec eux. Si la hauteur de chute n’est pas suffisante les éléments lourds ne rebondissent pas et se retrouvent donc avec les éléments légers.
Les éléments ferreux sont captés grâce à un tambour magnétique placé en aval.

Schéma du double transporteur sélectionneur

6 Des cribles de type flip-flow ou à effet « trampoline » permettent d’extraire les éléments fins avec une maille comprise entre 6 mm et 10 mm en limitant les risques de colmatage. Cette maille fine permet notamment de retirer les plastiques et ainsi d’essayer d’atteindre les critères fixés par la norme NFU 44-051.

Schéma de principe des cribles à effet "trampoline"

Les toiles avec un maillage très fin laissent passer les éléments organiques qui sont récupérés en dessous. Grâce à l’élasticité des toiles et l’inclinaison de l’équipement, les éléments rigides (refus) rebondissent d’une toile à l’autre jusqu’à atteindre l’extrémité où ils seront éliminés.
Les usines en cours d’exploitation rencontrent une difficulté particulière sur cet équipement, les cotons tiges arrivent debout sur la maille, passent à travers et polluent ainsi le futur compost. A l’heure actuelle, certaines usines réalisent des essais pour éviter que les cotons tiges ne se mettent debout.

7 Des tables densimétriques permettent ensuite de séparer les éléments lourds (refus comme le verre) des éléments organiques fins, de granulométrie inférieure à 3 mm. Pour que le fonctionnement de cet équipement soit optimal, l’humidité du produit doit être inférieure à 30% et le débit inférieur à 5 tonnes/heure. Les tables densimétriques nécessitent un entretien important, elles doivent être nettoyées et réglées au moins une fois par jour. Mais leur utilisation doit permettre d’obtenir un compost de meilleure qualité.

Généralement, il est conseillé de mettre ces équipements après la fermentation. Cependant, pour réaliser un affinage encore plus poussé, il est possible de rajouter des cribles flip-flow et des tables densimétrique en amont de la fermentation.

A ce moment du traitement, les éléments organiques issus des tables densimétriques doivent répondre à la totalité des critères d’innocuité de la norme NFU 44-051.

8 La fraction fermentescible peut alors être mélangée à 30% de déchets verts de granulométrie plus importante (15 à 30 mm) de manière à fournir une aération et une porosité facilitant la suite de la fermentation.
Il est possible de multiplier les brassages pour obtenir cette aération du produit sans qu’il soit nécessaire d’ajouter des déchets verts comme structurant.
L’ajout de déchets verts ne doit pas servir à diluer un compost qui ne répondrait pas aux critères de la norme, mais uniquement comme structurant pour la fermentation. Si le compost ne répond pas à la norme à la sortie des tables densimétriques, il doit être éliminé comme les refus ce qui engendrera des coûts importants.

9 La maturation du compost se fait à l’air libre pendant un mois. Le compost est ensuite stocké pendant deux mois.
Le compost présente une toxicité inhérente aux végétaux due aux phytotoxiques naturels et aux herbicides. Ce stockage de deux mois est donc nécessaire pour qu’ils se dégradent.
Si les analyses du compost montrent qu’il est conforme, il sera utilisé comme amendement organique sur les terres agricoles.

Ce procédé permet d’obtenir une matière valorisable : le compost, mais il génère également des refus qu’il faudra éliminer en incinération ou en centre de stockage.

L’exemple du procédé développé ci-dessus se base sur une fermentation avant l’affinage, il permet d’obtenir une bonne qualité de compost, mais il est possible d’effectuer la fermentation en aération forcée après l’affinage juste avant la maturation.
Le procédé présenté n’est qu’un exemple et reste adaptable, il est possible d’utiliser des équipements analogues ou de mettre en place des procédés alternatifs mais l’objectif doit toujours être d’obtenir un compost de la meilleure qualité possible.
Dans tous les cas, chaque étape du procédé étant liées, il est essentiel de vérifier la cohérence et leur comptabilité entre elles.

En France, les installations de compostage sur OMR ont en moyenne aujourd’hui une capacité de 35 000 à 40 000 tonnes. Mais il existe des écarts importants dus aux particularités locales qu’il est nécessaire de prendre en compte.

2.1.2 - Méthanisation

A l’heure actuelle, les installations de méthanisation sur ordures ménagères étant peu nombreuses, il est plus difficile d’analyser les retours d’expérience pour ce type d’équipement. Les procédés risquent d’évoluer dans les prochaines années.
Si les principes sont proches de ceux exposés pour le compostage, la fraction fermentescible est valorisée par méthanisation c’est-à-dire une fermentation anaérobie qui conduit à la production de biogaz et de digestat, donc le procédé diffère.

Schéma du TMB en vue de la méthanisation

Légende :

La première partie du schéma s’apparente à celle du schéma précédent du TMB en vue du compostage en ayant soustrait l’étape 5 de fermentation. Le détail des six premières étapes est donc précisé dans la partie précédente.

7 La fraction fermentescible affinée des ordures ménagères va être soumise à une méthanisation ou fermentation anaérobie. Le taux d’humidité des déchets doit être supérieur à 60 % pour permettre le bon déroulement de la méthanisation, il se situe en général entre 70 et 90 %. Les OMR sont humidifiées car elles présentent une teneur en eau inférieure. Les déchets organiques vont subir une dégradation contrôlée en l’absence d’oxygène qui est assurée par différentes bactéries. Cette dégradation a lieu dans un digesteur et aboutit à une production :

• de biogaz riche en méthane, valorisable en énergie,
• et de digestat, un résidu organique riche utilisable comme amendement organique.

Ce procédé nécessite un temps de séjour de 20 jours à une température :

• de 35°C pour les bactéries mésophiles,
• de 55°C pour les bactéries thermophiles.

La température est régulée grâce à la circulation d’eau chaude sur un échangeur interne ou externe au digesteur.

Cette phase de méthanisation doit être réalisée exclusivement sur des déchets fermentescibles. Le tri et l’affinage doivent donc intervenir en amont pour retirer les indésirables tels que le verre et les plastiques.
Les techniques d’affinage actuelles ne permettent pas de retirer les indésirables présents dans le digestat qui reste pâteux et humide même après l’étape de déshydratation. Le digesteur doit donc être conçu pour évacuer les inertes résiduels qui flottent ou décantent en fonction de leur densité.

La méthanisation doit pouvoir être court-circuitée grâce à un by-pass pour faire face aux difficultés qui peuvent se présenter comme : la capacité insuffisante du digesteur à un moment donné, une panne du digesteur nécessitant sa vidange, …

Une partie du biogaz est parfois mise en réserve comme stock tampon pour lisser les variations de production et ainsi permettre une alimentation continue en énergie. Le biogaz est ensuite traité pour être valorisé sous forme d’énergie thermique ou électrique. L’épuration du biogaz permet d’éliminer le gaz carbonique, l’eau, le dihydrogène sulfuré et les composés organiques volatils et de l’enrichir en méthane. Elle est plus ou moins poussée selon le mode de valorisation :

• pour la production de chaleur, le seuil minimal en méthane se situe à 20 % et les contraintes d’épurations sont faibles ;
• pour la production d’électricité, le biogaz doit contenir au moins 40 % de méthane ;
• pour son utilisation comme carburant, les exigences techniques pour l’épuration sont plus élevées, le biogaz comprend au minimum 96 % de méthane ;
• pour l’injection dans le réseau, le biogaz doit répondre aux spécifications du gestionnaire de réseau, les contraintes d’épuration sont fortes, le biogaz doit être composé entre 95 et 98 % de méthane.

8 Le digestat est très pâteux, humide et peu fermentescible suite à la méthanisation, ce qui l’empêche d’initier le processus de compostage. S’il ne parvient pas à sécher, il ne pourra pas fermenter et risque de ne pas atteindre les critères fixés par la norme. Le digestat subit donc une déshydratation mécanique grâce à différents équipements (filtre presse, centrifugeuse…). Puis il est mélangé à environ 40% de déchets verts (de type ligneux) de granulométrie comprise entre 15 et 30 mm, ce qui permet de réduire encore l’humidité, d’apporter une aération et une porosité suffisante pour faciliter la reprise en fermentation aérobie imposée par la norme NFU 44-051.
Une partie du digestat peut être recirculée en tête du digesteur.

9 Le mélange de digestat et de déchets verts subit une fermentation en aération forcée en silos avec brassage pendant un mois.
Les bâtiments sont mis en dépression pour capter les odeurs et les gaz. Un biofiltre peut être ajouté pour traiter les gaz.

10 Le mélange entre en maturation pendant un mois avant d’être stocké. S’il répond aux critères de la norme NFU 44-051, il pourra être épandu sur des terres agricoles.

La capacité des installations de méthanisation sur OMR varie entre 72 000 tonnes et 220 000 tonnes. Pour garder une maîtrise des coûts, il semble que la capacité de l’installation doit être au minimum de 80 000 tonnes.

La méthanisation permet la valorisation de deux produits : le biogaz et le digestat. L’objectif est donc double permettre à la fois un rendement du biogaz satisfaisant et une qualité de compost élevée.
Cependant la méthanisation est un procédé plus délicat à mettre en œuvre et quelques difficultés techniques peuvent apparaître. L’équilibre des bactéries est notamment fragile, le digesteur est sensible à la nature et aux caractéristiques des déchets entrants, ce qui peut modifier le rendement en biogaz. Certains digesteurs ne permettent également pas une agitation homogène, aboutissant à la décantation des déchets puis au colmatage du digesteur nécessitant de le vider totalement. La maîtrise du procédé et l’entretien des équipements sont donc indispensables pour assurer le bon fonctionnement de l’installation.

2.1.3 - Bilan matière

Le compostage et la méthanisation sur OMR permettent par des procédés similaires une valorisation matière ou énergétique. En sortie des installations, le bilan matière par rapport à la proportion de déchets entrants est le suivant :

2.1.4 - Ajoutr d'autres déchets organiques

• Cas du mélange en entrée
  Pour le compostage et la méthanisation, l’ajout de déchets fermentescibles autres que les OMR en entrée présente l’intérêt d’augmenter la capacité de l’installation pour qu’elle soit économiquement plus rentable.
  Les déchets organiques ajoutés aux OMR à l’entrée du biostabilisateur sont essentiellement les déchets de l’industrie agro-alimentaire ou de la restauration. Pour certains, ils peuvent être composés des déchets non organiques comme les plastiques, ils doivent donc suivre l’ensemble du procédé de TMB de manière à ce que ces éléments indésirables soient extraits.
  Quelque soit le mélange, celui-ci doit être adapté aux OMR entrantes. Par exemple, les déchets issus de l’industrie agro-alimentaire sont souvent humides, il est donc nécessaire d’adapter leur quantité à celle des OMR pour réduire cette humidité et permettre le compostage.
• Cas du co-compostage
  Des déchets organiques peuvent être ajoutés pour le compostage avant la dernière étape de fermentation. Les déchets ajoutés sont essentiellement les déchets verts (ligneux), utilisés comme structurant, ils présentent l’avantage d’apporter une aération et une porosité au compost.
  Pour produire un compost répondant à la norme, les déchets qu’il est possible de mélanger avec les OMR sont ceux répondant aux dénominations de la norme NFU 44-051. Mais le mélange de déchets ne doit pas modifier la qualité du produit fixé par le cahier des charges.
  L’ajout de divers déchets en tête de traitement dans le but de diluer les polluants ou indésirables est interdit par les arrêtés fixant les prescriptions techniques applicables aux installations soumises à autorisation.
  La circulaire du 6 mars 2009 relative à l’application de l’arrêté du 22 avril 2008 sur les installations de compostage soumises à autorisation rappelle à son article 12 qu’il est interdit de mélanger des composts ne répondant pas à la norme avec des composts de meilleure qualité en vue de permettre au mélange de respecter la norme NFU 44-051.
  
  La norme NFU 44-051 ne prévoyant pas le cas du co-compostage boues de STEP/ordures ménagères résiduelles, il faut dans ce cas recourir à une procédure de plan d’épandage ou à une homologation. Les boues de STEP sont alors mélangées au compost répondant déjà à la norme NFU 44-051, mais il faudra multiplier les retournements.
• Cas de la co-digestion
  Pour la méthanisation, les déchets organiques sont ajoutés à la fraction fermentescible des OMR triée mécaniquement à l’entrée du digesteur. Il est possible de mélanger les OMR à des graisses ou huiles, des fumiers, des lisiers ou des boues de station d’épuration. Les graisses et les huiles possèdent un fort pouvoir méthanogène, d’où leur intérêt. A l’inverse, la fraction fermentescible des OMR permet d’augmenter le pouvoir méthanogène des fumiers, des lisiers et des boues de STEP

2.2 - Stabilisation

La stabilisation peut se définir comme la décomposition de la fraction organique des ordures ménagères résiduelles qui permet ainsi de diminuer la quantité de déchets mise en centre de stockage et les émissions de méthane.
Il existe à l’heure actuelle quatre installations de ce type en France, toutes mettent en œuvre une fermentation aérobie mais il est possible d’envisager une méthanisation (fermentation anaérobie) si la quantité de déchets à traiter et le potentiel méthanogène sont importants. Si le centre de stockage possède une superficie suffisante pour accueillir ce traitement, le choix de réunir les deux sur le même site est souvent privilégié pour limiter le transport des déchets.
Dans les autres pays européens, ce traitement est beaucoup plus développé car la réglementation impose des taux limites de matières organiques avant la mise en décharge.

En plus, de réduire la quantité de déchets mise en décharge, la stabilisation a également pour avantage environnemental de produire du gaz carbonique plutôt que du méthane après mise en décharge, le méthane possédant un potentiel de réchauffement global 21 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone sur une période de 100 ans^[4] .

Le procédé pour la stabilisation est moins complexe que ceux vus précédemment.

Schéma du traitement mécano-biologique pour stabilisation avant stockage

Légende :

1 Après la réception des ordures ménagères résiduelles, la première étape consiste à réaliser un broyage grossier. Il permet de réduire les déchets en éléments fins afin de faciliter leur fermentation sans fragmenter totalement les éléments comme les films plastiques qui seront plus aisément récupérer ensuite.

2 Un crible rotatif (60 à 100 mm) permet de retirer les composants les plus grossiers afin de ne pas gêner les brassages lors de la fermentation. S’ils possèdent un PCI élevé, ces éléments grossiers pourront faire l’objet d’une valorisation énergétique.

3 Un tambour magnétique retire ensuite les éléments ferreux qui pourront être recyclés.

4 Les déchets subissent ensuite une fermentation intensive avec aération forcée sur dalle pendant 4 semaines. Des brassages dynamiques sont effectués tous les 4 jours afin d’accélérer la réduction de la matière organique par rapport à une fermentation statique. Ils sont effectués par des retourneurs ou autres dispositifs mécaniques (vis…). L’aération forcée est assurée par un réseau de drains sous les déchets qui soufflent de l’air. Les brassages combinés à l’aération forcée permettent une fermentation homogène des ordures. Afin que les déchets ne s’assèchent pas et que leur fermentation ne ralentisse pas, il est possible de les humidifier.
Cette étape doit être réalisée sous un bâtiment étanche mis en dépression afin d’aspirer l’air soufflé à travers les déchets pour qu’il soit traité et ainsi éviter les mauvaises odeurs produites lors de cette fermentation intensive.

5 Les déchets sont soumis à une deuxième phase de fermentation moins intensive, elle se fait en casiers recouverts d’une toiture avec une aspiration forcée pour éviter la dispersion des mauvaises odeurs, pendant 6 à 8 semaines avec un retournement effectué tous les quinze jours.

Au niveau de ces deux étapes de fermentation, un biofiltre est indispensable pour traiter les gaz et répondre aux seuils réglementaires d’odeur sur site. Si les émanations olfactives sont réellement importantes et que des habitations sont proches, un lavage des gaz est également nécessaire.

6 Les ordures sont ensuite déposées en andains à l’air libre pour une maturation de 2 à 3 mois, la fraction organique des ordures ménagères résiduelles doit être stabilisée au maximum avant la mise en décharge. Avant ce dépôt, les déchets peuvent être criblés pour retirer les éléments grossiers qui sont susceptibles d’envols par la suite.

7 Au bout de ces 5 mois de fermentation, les déchets stabilisés peuvent être enfouis. Le centre d’enfouissement n’est pas modifié, les déchets stabilisés peuvent encore émettre du biogaz, il est donc identique à un site traditionnel. Aucun changement n’est à prévoir, les équipements de récupération des lixiviats et du biogaz sont semblables à ceux d’un site où les déchets ne sont pas stabilisés.

Il est possible d’ajouter un tri optique afin de récupérer les déchets plastiques, mais cela n’est pas toujours rentable au vu des faibles quantités récupérées. De plus, leur part sera encore amoindrie, si l’expérimentation de l’extension des consignes de tri des déchets plastiques est étendue à l’ensemble du territoire national.

3 - DEBOUCHES ET EXUTOIRES

Les matières valorisables et déchets issus des différents procédés de TMB vont suivre chacun leurs propres débouchés.

3.1 - Valorisation matière

3.1.1 - Compost

L’utilisation du compost comme amendement organique doit permettre de maintenir la fertilité des sols. Un compost conforme améliore la structure des sols et apporte des nutriments stimulant le développement des plantes. Il permet également une meilleure rétention de l’eau dans les sols. L’emploi de compost contribue à lutter contre l’appauvrissement des sols. Les composts répondant à la norme sont donc majoritairement utilisés en agriculture, notamment en maraîchage et en grandes cultures. En fonction du nombre de tonnes vendues, le prix du compost d’OMR est en moyenne de :

• 2,5 €/tonne pour plus de 100 tonnes,
• 3,5 €/tonne pour plus de 10 tonnes,
• 15 €/tonne pour moins de 10 tonnes.

Le compost est aussi orienté dans de moindres proportions vers les espaces verts, la foresterie, l’aménagement paysager ou la réhabilitation de sites pollués. Quelque soit le débouché, il est indispensable qu’il soit recherché avant la création de l’installation, les spécificités locales déterminant leur existence et donc l’intérêt de la mise en œuvre d’un tel projet.

Le compost destiné à être épandu sur des terres agricoles doit répondre à la norme voire aller au-delà si les exigences des utilisateurs sont plus contraignantes. Dans un contexte où certains professionnels de l’industrie agro-alimentaire interdisent l’utilisation de compost d’ordures ménagères par principe de précaution, la question des débouchés doit impérativement être débattue en amont du projet avec la filière agricole. Le compost doit être en adéquation avec les besoins locaux, il est primordial de répondre aux exigences des agriculteurs qui peuvent imposer un cahier des charges plus contraignant que la norme actuelle.
Les secteurs concurrentiels doivent également être évoqués avant la mise en place d’un TMB. Par exemple, les amendements organiques tels que les lisiers et fumiers très présents dans une région d’élevage ou les composts de déchets verts bénéficient d’une meilleure image que celle du compost d’OMR et compromettent donc l’existence du TMB par la difficulté de trouver d’autres débouchés.

Il est également important de rappeler que le compost issu d’OMR n’est pas toujours bien perçu par le public, ce qui peut limiter les débouchés potentiels pour ce produit. Il conserve une mauvaise image due notamment aux problèmes rencontrés par le passé avec le broyage en tête du traitement et l’absence de collectes sélectives. Le compost contenait souvent beaucoup d’éléments indésirables et des concentrations en éléments polluants élevées, ce qui n’est plus le cas à l’heure actuelle s’il répond à la norme. Une communication avec les différents acteurs préalablement à la création de l’installation est essentielle afin de s’assurer de son acceptabilité. En effet, une fois l’installation en fonctionnement, traçabilité et transparence doivent être garanties.
Si le compost produit ne répond pas à la norme, il devra être éliminé en décharge avec les refus, ce qui remet en cause les équilibres économiques et donc l’existence de l’installation de TMB. De plus, le coût de gestion des déchets sera alors plus élevé puisqu’il comprendra le traitement par compostage plus le stockage. Le risque que le compost soit non-conforme n’est pas à négliger puisqu’aujourd’hui toutes les installations de TMB ne répondent pas à la norme NFU 44-051. Le surcoût lié à la non-conformité doit être évalué en amont de la réalisation de l’installation. Il faut rester vigilant aux potentielles évolutions réglementaires, rien ne certifie qu’un compost conforme à la norme aujourd’hui le sera encore demain.

A l’heure actuelle, la production d’un compost répondant à la norme est possible mais cela nécessite :

• de gros investissements dans des équipements de tris performants,
• et un développement important des collectes sélectives d’emballages, de verre et de déchets dangereux pour écarter les indésirables et les éléments polluants.

Mais ces deux points sont essentiels pour produire un compost de qualité et justifier de la pertinence d’une installation de TMB.

Dans un contexte où la réglementation se durcit de plus en plus, la révision de la norme ou la création d’une directive européenne sur les déchets organiques pourraient à l’avenir fixer des critères d’innocuité plus exigeants voire d’interdire l’utilisation de compost issu d’OMR sur des terres agricoles. Les collectivités locales qui se lancent dans la création d’une installation de TMB doivent dès à présent prendre en considération ces possibles évolutions réglementaires en se fixant des objectifs de qualité supérieurs à ceux de la norme actuelle, et réfléchir à la création de nouveaux débouchés. Par exemple, il est envisageable que les seuils pour les éléments traces métalliques soient abaissés pour réduire les écarts qu’il existe entre les différentes normes des Etats membres. Cette qualité de compost est atteignable puisqu’il existe aujourd’hui des installations qui répondent à un cahier des charges plus strict que la norme. Si l’usage de compost d’OMR en agriculture venait à être interdit, les débouchés potentiels deviendraient alors la sylviculture, le réaménagement de décharges ou de sites pollués ou l’aménagement paysager, mais il faudrait dans ce cas s’assurer de leur rentabilité.

3.1.2 - Digestat

Le digestat d’ordures ménagères issu de la méthanisation n’est pas encadré par une norme. En principe, il doit faire l’objet d’une homologation et répondre aux conditions fixées par l’arrêté du 21 décembre 1998 modifié relatif à l’homologation des matières fertilisantes et supports de culture. La demande et le dossier d’homologation seront soumis pour avis au comité et à l’AFSSA^[5], puis le Ministre de l’Agriculture et de la Pêche donne sa décision.

Cependant dans la pratique, il est composté pour répondre à la norme NFU 44-051. Le compostage du digestat demeure délicat. Ce dernier restant pâteux et humide, il nécessite une déshydratation importante pour permettre sa fermentation aérobie, puis son affinage afin qu’il réponde aux critères imposés par la norme.

3.1.3 - Matériaux recyclables : métaux ferreux, plastiques

Les différents procédés permettent d’isoler et de récupérer efficacement les éléments ferreux. Ces ferrailles sont ensuite dirigées vers des filières de recyclage. L’extraction des métaux ferreux est relativement simple et permet de diminuer le coût de traitement des déchets avec les recettes de vente pour le recyclage.

Avec les techniques actuelles notamment de tri optique, il serait possible d’ajouter des équipements pour isoler les emballages plastiques notamment sur les refus de criblage afin de les valoriser. Des opérations tests ont d’ailleurs été réalisées sur certaines installations de stabilisation pour recycler les plastiques PET et PEhd. Mais ces équipements représentent un investissement important pour ne récupérer qu’une faible quantité du gisement, entre 1 et 2 % des déchets entrants.
La qualité de pureté des déchets plastiques doit être de 90 à 95 % (contre 98 % pour les déchets plastiques issus de la collecte sélective), leur régénération peut être donc plus coûteuse.
Les applications pour ces déchets plastiques sont :

• pour le PEhd, le procédé d’injection qui permet de donner aux plastiques la forme du moule dans lequel ils sont injectés afin de créer des palettes, des boîtes ou des pots ;
• pour le PET, il est essentiellement utilisé pour la production de fibre textile.

Il est regrettable que ces déchets plastiques constitués essentiellement d’emballages ne fassent pas l’objet d’un soutien d’Eco-Emballages. Cette opportunité était pourtant prévue dans le cahier des charges dans le cadre du standard expérimental, mais rien n’a été envisagé dans le contrat fermant ainsi la porte aux aides potentielles permettant le développement du recyclage.
La valorisation matière des plastiques paraît donc complexe, ils sont dans la majorité des cas dirigés soit vers le refus soit vers la valorisation énergétique.

Le recyclage des matériaux est une conséquence des procédés de TMB mais ne justifie pas la création de ce type d’installation, les quantités récupérées étant faibles et risquent d’être encore moindre avec la possible extension des consignes de tri des déchets plastiques.

3.2 - Valorisation énergétique

3.2.1 - Biogaz

Le biogaz est un gaz produit par la dégradation de la matière organique en l’absence  d’oxygène lors de la méthanisation. Le biogaz issu d’OMR est composé essentiellement de méthane (CH₄) (50 à 70%) et de dioxyde de carbone (CO₂), et dans des quantités variables d’eau, de diazote (N₂) et de sulfure d’hydrogène (H₂S). Le méthane possède un fort potentiel calorifique et énergétique, une fois capté il pourra donc être valorisé. Le méthane étant un gaz à effet de serre plus fortement nuisible que le gaz carbonique (potentiel de réchauffement global 21 fois supérieur sur une période de 100 ans^[6]), son captage permet de limiter les émissions polluantes. Son utilisation comme énergie renouvelable permet de le substituer aux énergies fossiles.

La performance d’une installation de TMB avec méthanisation dépend de la production de biogaz, et donc du pouvoir méthanogène des déchets entrants. Pour une installation de TMB, on estime qu’une tonne de déchets entrante au niveau du digesteur permet de produire 100 à 150 Nm³ de biogaz. Ce potentiel paraît faible, les graisses de friture pouvant produire jusqu’à 950 Nm³ de biogaz par tonne entrante dans le digesteur. Les déchets de cuisine ou les tontes de gazon vont augmenter ce pouvoir méthanogène, tandis que les déchets verts ligneux l’abaissent fortement.

Le biogaz va être épuré avant d’être valorisé de manière plus ou moins poussée en fonction de son utilisation future. Il existe cinq modes de valorisation possibles à l’heure actuelle :

• La production de chaleur :
  L’énergie thermique peut être utilisée sur le site pour sécher le digestat, chauffer les locaux, ou à l’extérieur pour le procédé d’autres installations nécessitant de la chaleur. Cette valorisation est intéressante si les débouchés sont à proximité car les tuyaux pour transporter la chaleur sont coûteux et les pertes calorifiques proportionnelles à la distance.

• La production d’électricité :
  Le biogaz peut également servir à produire de l’électricité grâce à un moteur ou une turbine. L’efficacité énergétique est limitée par le rendement énergétique des moteurs compris entre 30 et 35 %. L’électricité produite est exportée vers le réseau public. Cette production d’électricité est estimée en moyenne entre 100 et 125 kWh par tonne de déchets méthanisés.

Les conditions d’achat de l’électricité produite à partir des installations qui valorisent le biogaz sont réglementées par l’arrêté du 19 mai 2011. Aujourd’hui, le tarif de base de vente de l’électricité à EDF varie entre 11,19 et 13,37 c€/kWh en fonction de la puissance maximale de l’installation. A ce tarif peut s’ajouter une prime à l’efficacité énergétique et une prime pour le traitement d’effluents d’élevage. L’annexe 3 présente le détail de cette tarification en vigueur.

• La cogénération :
  Elle correspond à la production combinée d’électricité et de chaleur. La production d’électricité libère la vapeur récupérée pour produire de la chaleur. L’intérêt de la cogénération est de valoriser le surplus d’énergie. La prime à l’efficacité énergétique s’ajoute alors au tarif d’achat de l’électricité pour les installations qui utilisent cette technique de valorisation du biogaz.

• La production de carburant :
  Le biogaz doit être épuré afin d’obtenir les mêmes caractéristiques que le gaz naturel pour les véhicules, puis compressé pour son stockage. Ce carburant pourra servir à une flotte captive de véhicules comme des bus ou des bennes. En France, seul le Centre de Valorisation Organique (CVO) de Lille Métropole produit 4 millions de m3 de biogaz-carburant à partir de déchets organiques collectés sélectivement, mais Lille Métropole a dû faire face à des difficultés très particulières notamment à un problème d’autorisation pour une canalisation passant dans le domaine public pour l’alimentation des véhicules. La communauté urbaine a reçu l’autorisation d’exploitation de cette canalisation en septembre 2010. Les bus peuvent donc désormais fonctionner avec ce carburant.

• L’injection du biogaz dans le réseau de gaz naturel :
  Cette valorisation nécessite que le biogaz soit conforme aux prescriptions techniques du gaz naturel. L’AFSSET  a donné un avis favorable pour ce type d’utilisation considérant que l’injection de biogaz dans le réseau de gaz naturel ne présente pas de risques sanitaire et environnemental supplémentaires en comparaison au gaz naturel (voir Annexe 5). L’injection directe du biogaz dans le réseau devrait donc être autorisée après la parution des textes réglementaires courant de l’été 2011. Un communiqué de presse des différents ministères en charge de cette question datant du 24 février 2011 prévoit que le biogaz injecté directement dans le réseau bénéficie d’un tarif de rachat maximal de 10,3 c€/kWh (voir Annexe 4).

Toute installation doit disposer en plus d’une torchère pour éliminer le biogaz lors de la révision des équipements ou en cas de panne. Le brûlage en torchère est obligatoire pour réduire les émissions de gaz à effet de serre sous forme de méthane. Mais même si ce mode d’élimination permet de transformer le méthane en gaz carbonique moins contributeur pour l’effet de serre, son impact environnemental est non négligeable. Le brûlage par torchère ne doit en aucun cas se substituer à la valorisation du biogaz qui est l’objectif de la méthanisation. Le dimensionnement de l’installation doit donc être adapté à la production de biogaz afin qu’elle soit en équilibre avec la demande pour ne pas à avoir à brûler en torchère l’excédent.

Le rendement énergétique est variable en fonction des installations. Il est dans tous les cas limité pour la valorisation thermique et électrique par la part fixe de consommation des installations. La valorisation du biogaz permet surtout une économie de fonctionnement. En effet, la consommation de l’installation représente entre 70 et 88 % de la production d’électricité à partir du biogaz, le gain d’électricité n’est donc compris qu’entre 12 et 30 %.
Il est économiquement plus avantageux de revendre la totalité de l’électricité produite grâce à la méthanisation, le tarif de vente de l’électricité produite à partir du biogaz étant supérieur au tarif d’achat de l’électricité consommée.
L’autoconsommation énergétique de l’installation met en avant le problème du dimensionnement puisque quelque soit la quantité de déchets entrants et la production de biogaz, elle reste quasiment fixe. Dans le cas d’un surdimensionnement de l’installation, la valorisation du biogaz sera faible par rapport à ce que représente le poste de consommation énergétique, est donc le gain sera moindre. En amont du projet, il est donc indispensable d’étudier le gisement qu’il est possible de capter et d’envoyer vers l’installation afin d’adapter le dimensionnement. Cette étude qualitative et quantitative doit également permettre de connaître la nature des déchets à méthaniser et leur variation saisonnière.

Comme pour tout produit, il est impératif de réfléchir en amont aux débouchés possibles pour le biogaz. En effet, le choix du mode de valorisation du biogaz se fera en fonction du contexte local et des débouchés potentiels. L’implantation du site pourra également dépendre de la présence à proximité d’installations utilisatrices de la chaleur produite à partir de biogaz. Il faut également prendre en considération la variation des besoins sur l’année. Par exemple, des bâtiments n’ont pas besoin d’être chauffés l’été, il est donc nécessaire d’être couplé sur un réseau conservant un besoin de chaleur toute l’année ou de privilégier un autre mode de valorisation du biogaz. Le processus de cogénération permet une production de chaleur et d’électricité adapté aux variations des besoins sur une année et ainsi de rentabiliser au mieux la production de biogaz. La création d’une installation de méthanisation doit se faire en concertation avec les futurs utilisateurs de cette énergie afin de s’assurer de la corrélation entre la production de chaleur/d’électricité et leurs besoins et de vérifier la pérennité de ces débouchés.

3.2.2 - Combustibles Solides de Récupération (RSC)

En France, la filière des CSR reste encore marginale mais plusieurs projets d’installations de TMB prévoient de les récupérer.
Source d’énergie, les CSR sont des combustibles préparés à partir de déchets non dangereux et sont destinés à être valorisés énergétiquement dans des installations d’incinération ou de co-incinération. Ils comprennent essentiellement les plastiques et autres matières carbonées (papier, carton, bois) récupérés dans les refus du TMB. Ils constituent la fraction à haut PCI ce qui permet de les valoriser en cimenteries ou dans des incinérateurs spécifiques et ainsi de réaliser des économies d’énergies fossiles.

Les CSR possèdent un statut de déchet, leur valorisation doit donc respecter le cadre réglementaire applicable aux déchets. Un manque de cohérence apparaît entre les CSR préparés et les prescriptions techniques et physico-chimiques exigées par les industriels, cette absence de clarté sur la définition des CSR freine le développement de leur valorisation. Cependant la norme européenne en cours d’élaboration pour les CSR permettrait de structurer la filière.

La récupération des CSR permettrait de valoriser entre 25 et 35 % des refus issus des installations de TMB. Si ce débouché semble présenter des avantages, il est soumis aux exigences des repreneurs qui imposent leurs prix et les conditions de reprise et peut correspondre à un coût de cession et non de recette car les CSR nécessitent une préparation adaptée (broyage, tri, ...). Selon l’ADEME, ce coût de préparation des CSR varie entre 40 et 70 €/tonne. L’intérêt économique de valoriser les CSR plutôt que de les envoyer en centre de stockage est donc faible.

Les CSR issus des TMB présentent un taux de chlore généralement supérieur à celui exigé par les cimentiers et le taux d’humidité élevé nécessite de les sécher. Ce taux de chlore élevé est incompatible avec une valorisation en cimenterie qui ne dispose pas des équipements nécessaires pour traiter les rejets gazeux issus de ce type de déchets.

Avant d’opter pour ce débouché, il faut mettre en place son encadrement en concertation avec les futurs repreneurs et s’adapter à leurs prescriptions techniques pour le combustible. La valorisation des CSR apparaît d’autant plus difficile qu’elle nécessite un traitement des fumées pour les polluants contenus dans ces combustibles.

Le choix de développer ce débouché doit se faire au cas par cas, en fonction des possibilités de valorisation qui existent localement, des équipements de traitement des rejets et de la rentabilité économique du projet. Cette valorisation de la fraction à haut pouvoir calorifique des refus n’est qu’optionnelle pour une installation de TMB.

Ce débouché semble fragile, les CSR issus de TMB ne répondant pas toujours à l’ensemble des critères des repreneurs (teneur en chlore, taux d’humidité, régularité de la composition et du PCI, homogénéité du gisement…).

3.2.3 - Incinération avec valorisation énergétique

Les refus de tri peuvent être valorisés sous forme d’énergie par incinération ou co-incinération. Ces refus sont un mélange de matières organiques résiduelles, de plastiques, de carton, de bois…Cette valorisation peut permettre à une unité d’incinération des ordures ménagères d’augmenter son rendement, cependant elle peut nécessiter une adaptation des fours car ces refus peuvent posséder un pouvoir calorifique plus élevé que celui des ordures ménagères en mélange.

Une installation de TMB doit s’intégrer à l’ensemble de la chaîne de gestion des déchets et donc aux exutoires finaux. Le TMB va réduire les déchets mis en incinération ce qui va perturber les équilibres de la filière de gestion déjà mis en place. De plus, le transfert des déchets de l’installation de TMB à l’incinérateur doit être anticipé en limitant au maximum  la distance de transport des refus. L’analyse économique, préalable à la mise en place du TMB, doit prendre en compte le coût de traitement en incinération des refus.

Une unité de TMB génère des refus qui doivent être éliminés en incinération ou en centre de stockage, elle ne peut donc pas être conçue par défaut pour remplacer la création d’une unité d’incinération qui aurait été rejetée par la population. Le TMB est complémentaire à l’incinération, mais ne le remplace en aucun cas.

3.3 - Stockage

En fonction du process, les refus ou les stabilisats sont envoyés en centre de stockage. Même si la fermentation a permis de décomposer la majeure partie de la matière organique, l’installation de stockage doit comprendre les mêmes équipements qu’un centre de stockage classique notamment pour capter le biogaz qui se formera à partir des éléments organiques restants.

Le TMB permet de limiter la quantité de déchets mise en décharge. Lorsqu’il est associé au compostage ou à la méthanisation, la valorisation des différentes fractions (compost, métaux…) réduit d’environ 40 à 55 % le tonnage des ordures ménagères résiduelles. Lorsqu’il y a stabilisation la perte de poids varie de 20 à 30 %, elle est essentiellement due à l’évaporation de l’eau.
Lors de la mise en décharge, les déchets non stabilisés sont compactés puis dans les premiers mois des tassements se produisent, ce qui permet un gain de volume. Or avec des déchets stabilisés ces effets sont moindres. La baisse de volume pour le compostage est donc à relativiser. La diminution des phénomènes de tassements présente l’avantage de limiter les risques d’endommagement des installations.

D’après un rapport d’étude de l’INERIS paru en 2010 intitulé « Emissions gazeuses et liquides émises par des installations de stockage de déchets traités par compostage » :

• Les émissions de gaz à effet de serre d’OM brutes en centre d’enfouissement sont beaucoup plus importantes que celles de refus issus du TMB en vue du compostage ou que celles des déchets issus du TMB en vue de la stabilisation ;

• Les émissions de gaz à effet de serre en centre d’enfouissement de déchets de TMB en vue de la stabilisation sont dix fois plus importantes que celles produites par les refus de TMB en vue du compostage ;

• Les centres d’enfouissement d’OM brutes produisent deux fois plus de méthane que les centres d’enfouissement de refus de TMB en vue du compostage, ceux-ci ne contenant quasiment plus de matière organique.

Cependant afin d’être le plus complet possible dans l’évaluation des gaz à effet de serre, il est nécessaire de connaître les émissions gazeuses au niveau de la totalité de la chaîne de traitement, notamment au niveau de l’installation de TMB, mais aussi au niveau du compostage qui suit la phase de TMB.

Selon la même étude concernant les lixiviats :

• Quelque soit le type de déchets entrants issus de TMB ou non, le volume de lixiviats reste identique, ce paramètre étant lié à la surface de casier ouverte ;

• La teneur en sels (dont les chlorures et l’ammonium) des lixiviats d’OM brutes est identique à celle des lixiviats de refus de TMB en vue du compostage ;

• Par contre, le taux de matières biodégradables des lixiviats d’un centre d’enfouissement avec des refus de TMB en vue du compostage est fortement réduit par rapport aux lixiviats d’OM brutes.

Le traitement des lixiviats reste donc obligatoire.

Une installation de TMB diminue la quantité de déchets mise en décharge, elle peut donc créer un déséquilibre de la filière de stockage lors de sa création. La localisation du centre de stockage doit également être prise en compte pour limiter le transport des déchets. Dans le cas où cela est possible, l’idéal est de regrouper les deux installations, TMB et centre de stockage, sur le même site.
Si une installation de TMB semble plus facilement acceptée par la population, elle ne résoudra pas le rejet de création d’un centre de stockage, puisque les refus devront toujours trouver un exutoire.

L’intérêt des TMB sur le plan économique dépend de l’optimisation des débouchés. La recherche de ces débouchés doit précéder la création d’une installation de TMB. Le choix doit se faire en prenant en compte la présence de marchés pour les matières et d’exutoires finaux pour les déchets. Ce projet doit donc être en adéquation avec des besoins locaux.

^[5] AFSSA : Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments

^[6] Valeur déterminée par le GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat).

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