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Traitement et valorisation des déchets

Stockage

Biogaz

L’ADEME a mené depuis plus de 15 ans un programme de recherche sur les installations de stockage des déchets non dangereux (ISDND). Après un rappel des enjeux de la gestion du biogaz, vous trouverez les principaux résultats de recherche obtenus sur ce thème depuis 2010, en particulier ceux présentant des enseignements pour les exploitants.
A quelles problématiques répondent les projets présentés ?
 
Les questions liées à la gestion du biogaz produit par les ISDND sont essentiellement d’ordre technologique et environnemental. De nombreuses questions de recherche restent posées sur l’optimisation du captage et les modes de valorisation du biogaz produit.
Depuis 2010, nous nous sommes surtout intéressés aux questions suivantes :
  • La gestion des effluents gazeux lorsque leur production est faible pose la question de leur devenir.  En effet, lorsqu’une torchère ne peut plus brûler la production de biogaz, existe-t-il d’autres moyens de gérer ces faibles productions : couverture, fenêtres oxydantes ou Biofiltres actifs… ?
  • Comment quantifier les fuites de méthane, quelle est leur part dans les émissions de GES, peut-on les limiter ?
  • Les protocoles permettant la mesure de paramètres physiques (par ex la mesure de débit) et chimiques (par ex  les substances émergentes)  sont-ils adaptés au biogaz d’ISDND ? Quels paramètres autres que réglementaires permettraient d’apporter des éléments intéressants dans le suivi de la dégradation des déchets ?

 

Photo issue du projet Biofiltration

Photo issue du projet Métroflux :

mise en œuvre de débitmètres

 

Description des projets
Mesure des flux de biogaz captés issus des Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND) – guide opérationnel (projet METROFLUX) (pdf - 899.81 Ko)
Date de parution : juin 2013
Travaux de recherche réalisés par VEOLIA Propreté, SITA France, COVED et Riquier Etudes Environnement (coordinateur)
Convention 1006C110

Objectif du projet : Réaliser un guide technique afin d’aider les exploitants et installateurs dans le choix de leur dispositif de comptage de biogaz capté pour les ISDND.

Travaux réalisés : Après une étude bibliographique et une enquête réalisée auprès des acteurs du biogaz, 7 débitmètres de technologies différentes ont été testés en conditions réelles sur 3 sites après vérification au laboratoire sur un banc d’essai.

Principaux enseignements :
  • Le guide technique décrit, sans être exhaustif, les technologies de comptage de biogaz adapté au biogaz d’ISDND, les précautions de mise en œuvre et les règles de suivi.
  • Les techniques ont été classées selon 6 critères : la sensibilité à la présence d’humidité, la sensibilité à la variation de la composition du biogaz, la qualité de la mesure, l’encombrement, les pertes de charge et la facilité de démontage des appareils.
Étude des conditions d’optimisation et des limites d’utilisation de la méthode DIAL (outil de mesure direct des émissions diffuses de méthane) sur les ISDND (projet DIAL) (pdf - 2.12 Mo)

Date de parution : octobre 2010

Travaux de recherche réalisés par VERI.

Convention 0906C0021

 

Objectif du projet : Compléter les données obtenues sur cette technique afin de mieux appréhender les contraintes d’application de la méthode ainsi que ses conditions de mise en œuvre en regard de l’accessibilité des ISDND, de leur topographie et des conditions météorologiques.


Travaux réalisés : Suite à un projet visant à tester 5 techniques de mesure des émissions diffuses, la méthode DIAL a été retenue car elle semblait présenter les meilleures performances en termes d’incertitude et de contraintes de mesure. Des mesures ont été réalisées sur 4 sites VEOLIA.


Principaux enseignements :

  • Un guide d’application de la méthode est rédigé pour l’utilisation de cet équipement.
  • Cet équipement s’avère très fonctionnel dans diverses configurations grâce à sa portée systématiquement supérieure à 350 m mais son utilisation est très complexe et exclusivement  pilotée par une équipe d’experts basée en Grande Bretagne.
Mise en place et suivi de trois pilotes de biofiltration des biogaz d’ISDND (projet BIOFILTRATION) (pdf - 2.47 Mo)
Date de parution : janvier 2012
Travaux de recherche réalisés par  Riquier Études Environnement (coordinateur), VEOLIA Propreté, SITA France et COVED
Convention 0806C0050

Objectif du projet : Tester les performances de la biofiltration active (incluant une unité de pompage et de dilution du biogaz) sur un biogaz pauvre en méthane et ne pouvant être traité de façon efficace par la combustion traditionnelle (torchère).

 Travaux réalisés : Des biofiltres ont été installés sur 3 sites à l’échelle semi-industrielle et industrielle.
Les performances en terme d’efficacité d’oxydation du méthane ont été suivies.

 Principaux enseignements :
  • La température, le taux d’humidité et le type de matériaux structurants semblent être les paramètres les plus influents dans l’efficacité du rendement d’oxydation des pilotes.
  • Des capacités de diminution des teneurs en hydrogène sulfuré par ces biofiltres ont aussi été démontrées.
  • Bien que très rustique à la base, cette technologie a montré ses limites (efficacités épuratoires comprises entre 0 et 50%) et nécessite un travail de conception, de réalisation et de suivi poussés décrits dans le rapport.
Oxydation du biogaz par fenêtre oxydante (projet METHALIX) (pdf - 301.68 Ko)
Date de parution : octobre 2013
Travaux de recherche réalisés par l’INERIS (coordinateur) et SUEZ Environnement
Convention 0906C0021

Objectif du projet : Étudier l’atténuation naturelle du méthane par oxydation bactérienne au sein de fenêtres et anneaux oxydants sur des ISDND.
 
Travaux réalisés :
Après une étude bibliographique, des anneaux et des fenêtres oxydantes ont été installées sur 2 sites de SITA France. Les performances en terme d’oxydation du méthane ont été suivies.

Principaux enseignements :
  • Les performances dépendent notamment de la nature du compost utilisé dans les structures biofiltrantes. Le comportement du biofiltre est difficile à anticiper même pour des compostes semblant avoir les mêmes caractéristiques.
  • Confirmation de la gamme du potentiel de traitement par oxydation. L’efficacité est de 75% pour une charge d'environ 50 l de méthane/m2/jour et de 30% pour une charge supérieure.
  • Une action positive sur les odeurs a été constatée (mais non mesurée).
  • Les conditions d’exploitation (zones de captage actif ou non par exemple) des sites perturbent le fonctionnement des biofiltres.

Outil pour la mesure et le suivi des émissions diffuses de méthane des installations de stockage des déchets non dangereux (projet OSSIMED) (pdf - 5.88 Mo)
Date de parution : juillet 2013
Travaux de recherche réalisés par l’INERIS
Convention 1006C109

Objectif du projet : Définir une méthodologie de mesure des émissions diffuses de méthane après avoir identifié l’amplitude et l’importance des variations des émissions de méthane et de dioxyde de carbone observés au-dessus des couvertures.

Travaux réalisés : 9 zones de surveillance ont été sélectionnées sur 3 types de couvertures différentes (quotidienne, intermédiaire et finale) d’un site pilote. Les mesures d’émissions ont été réalisées de façon horaire, journalière, hebdomadaire et saisonnière à l’aide d’une méthode de mesure en surface des concentrations instantanées (ISM) modifiée. L’outil CALMIM et 3 autres outils de modélisation de la production et des émissions de gaz ont été testés à partir des données obtenues sur le site pilote ainsi que sur 2 autres sites.

Principaux enseignements :
Suite à la mise en place d’un protocole de mesure, les campagnes de mesure ont mises en évidence des sensibilités très variables des émissions de GES aux paramètres extérieurs (chute barométrique, élévation de la température, vitesse des vents) et une contribution significative des émissions dans l’environnement des puits, de nature plus convective qui diffusive. L’importance des émissions diffuses dépend quant à elles fortement de la qualité de la couverture. Elles atteignent des valeurs significatives sur les couvertures les plus perméables étudiées (couverture hebdomadaire).

D’après les résultats obtenus, les domaines d’application préférentiels des modèles qui peut être proposé sont les suivants :
  • Le modèle CALMIM s’applique plus particulièrement pour les couvertures de texture sableuse, de texture mixte sablo-argileuse à faible saturation en eau et les couvertures argileuses présentant en surface un niveau de terre perméable atteignant plus de 50 cm sur des déchets suffisamment anciens.
  • Les modèles de production permettent d'évaluer de manière plus précise la modulation des flux convectifs de méthane présent de manière dominante sur les couvertures de type argileuse de type intermédiaire ou finale, qui ne possèdent pas une épaisseur suffisante de sols perméables (moins de 50 cm).
  • Les émissions convectives liées à la présence de fissures ne sont pas prise en compte de manière satisfaisante par les modèles existants (GasSim, CALMIM).

Autres projets de R&D menés sur des problématiques biogaz moins opérationnelles :

 

- Déchets industriels banals et production de méthane : cas des matériaux cellulosiques – modélisation à partir d’expériences de laboratoires (projet Aw)


Date de parution : novembre 2011
Travaux de recherche réalisés par l’INSA de Toulouse (coordinateur) et l’INPT de Toulouse

Convention 0606C0018

 

- Développement de méthodes d’analyses dans les biogaz et les lixiviats des ISDND des nouveaux polluants susceptibles d’une obligation de déclaration pour le registre européens des émissions de polluants (E-PRTR) (projet  ANOPE)


Date de parution : janvier 2012
Travaux réalisés par l’INERIS

Convention 1006C108


 



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