Contribution
1 octobre 2015

Comment valoriser les déchets ménagers «biomasse» ?

Pendant les années de vaches grasses, on n’a pas entrepris au niveau des grandes villes du pays des investissements sur l’incinération des ordures ménagères et leur valorisation énergétique. Le signe de développement d’un pays se révèle à travers la qualité de son environnement rural et urbain. Ceci entre dans le cadre de la politique du développement durable qui implique l’aspect sociologique, culturel et de la bonne gouvernance. Les années stériles frappent à notre porte, et l’économie algérienne demeure à son plus bas niveau dû à la politique de la paix sociale pendant les années de vaches grasses sans aucune restriction sur le gaspillage au sens large du terme. Jusqu’à ce jour, on n’a pu gérer nos déchets et la solution n’est pas pour demain, pour que nous puissions nous comparer aux grandes capitales occidentales. Suite à cette phase de vaches maigres que nous allons entamer, il n’y a pas une autre solution que l’incinération des ordures ménagères et leur valorisation énergétique qui fait partie de la politique des énergies renouvelables.
En dehors de l’aspect éducation qui doit être entrepris au niveau de l’enfant et de l’adulte, dans notre contribution on met en exergue les techniques d’incinération de A à Z et faire en sorte qu’un jour nos rêves soient une réalité.
L’Union européenne précise que la biomasse correspond bien à la «fraction biodégradable» des déchets et des résidus d’origine biologique provenant de l’agriculture (y compris les substances végétales et animales), de la sylviculture et des industries connexes, y compris la pêche et l’aquaculture, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et municipaux. Ces matières peuvent dégager de l’énergie soit par combustion directe ou suite à une ou plusieurs étapes de transformation. Les déchets en Algérie restent un problème qui se complique au fur et à mesure de la croissance démographique. Les solutions archaïques d’enfouissement sont rejetées par la population qui n’est pas convaincue vu les conséquences d’émanation des odeurs nauséabondes dues à la dioxine et autres produits, à plusieurs kilomètres du centre d’enfouissement technique, CET, qui se traduira à court et à long terme sur la santé du citoyen. Nos gouvernants ne se sont pas décidés à investir dans le domaine de l’incinération dans un cadre scientifique. Nous présentons dans cette contribution deux procédés de valorisation des déchets, par incinération et par méthanisation, dont l’une n’exclut pas l’autre du fait de leur complémentarité dans les zones urbaines denses et dans les zones rurales.

1- Valorisation des déchets ménagers par incinération
Dans les pays européens, l’incinération s’effectue pratiquement en plein centre de leur capitale (Paris, Bruxelles…) pour réduire les frais de transport. Les déchets sont devenus une source énergétique parmi les énergies renouvelables. Le contenu de cette présentation a pour but de mettre en évidence l’aspect technologique à travers l’évolution de la valorisation des déchets.
Le principe de génération d’énergie est quasi-identique à une centrale thermique classique sauf que le combustible est un combustible organique et non du charbon, du pétrole, du gaz ou du nucléaire. Il s’agit de brûler la substance et la chaleur produite permet d’obtenir de la vapeur d’eau sous pression. On utilise ensuite cette vapeur pour faire tourner les génératrices et ainsi produire de l’électricité. Il est ensuite possible de récupérer l’énergie de la vapeur pour chauffer les bâtiments ou toute autre application nécessitant une énergie thermique. Cette filière, qui correspond à des objectifs de développement durable, est en pleine croissance. Les Etats-Unis sont le premier producteur d’électricité à partir des déchets, devant l’Allemagne et le Brésil.
Pour les ordures ménagères restantes, la valorisation énergétique par incinération apparaît comme l’une des solutions les plus satisfaisantes pour l’environnement. Ce mode de traitement mobilise peu de surface par rapport à la mise en décharge CET, et ce processus produit une énergie locale directement utilisable sur place tout en rendant possible l’extraction des sous-produits réutilisables (mâchefers, ferrailles). A titre d’exemple, l’énergie produite dans les trois centres d’incinération gérés par la société Syctom en France évite de consommer 300 ktep tonnes (kilotonne d’équivalent pétrole) et chauffe 300 000 équivalents-logements chaque année épargnant l’émission de 900 000 tonnes de CO2 dans l’atmosphère.
A l’échelle de l’Europe, en 2008, on évalue 60 millions de tonnes de déchets par an, et après la valorisation énergétique, on obtient 28 milliards de kWh électrique et 69 milliards de kWh vapeur. La valorisation énergétique des ordures ménagères remplace les combustibles fossiles dans la production d’électricité, produit de l’énergie renouvelable et permet une réduction directe des émissions de gaz à effet de serre.

1 -1 – Technologie de préparation des déchets :
Notons que le type de déchets au sens large du terme est modifié en fonction des générations, du mode et du niveau de vie de chaque pays. Ces processus sont mis en œuvre dans différents procédés et équipements, visant à l’élimination des déchets après le triage et la valorisation matière/énergie des déchets. D’une façon générale, ces procédés technologiques imposent une préparation préalable des déchets à traiter et la mise en œuvre de la valorisation de l’énergie calorifique libérée en étroite collaboration avec l’université qui est le pilier essentiel du développement industriel. Les déchets sont en général déchargés sur un quai par camions puis pesés, identifiés, et entreposés sur une aire de stockage. L’état physique des déchets et leurs caractéristiques thermochimiques effectives peuvent être modifiés ou adaptés par des opérations de préparation préalable du déchet selon sa forme initiale.
– Le criblage vise à séparer, avant le traitement de déshydratation, une fraction du déchet brut, soit parce qu’elle est indésirable vis-à-vis du procédé utilisé, soit parce que l’on cherche, par ce tri préalable, une valorisation des matières séparées de ce constituant. Si certains déchets sont recyclables (verre, papiers, cartons, emballages, métal), d’autres ne le sont pas.
– Les opérations préalables de déchiquetage/broyage visent à l’adaptation granulométrique des déchets selon le procédé mis en œuvre.
– Les opérations d’homogénéisation visent à conférer aux produits des propriétés physiques moyennes, dans le but de minimiser les fluctuations de la composition et les variations calorifiques.
– Ainsi, une fois la préparation des déchets terminée, celles-ci sont soumises à une zone de déshydratation vers la température de 200 à 300°C qui vise à l’élimination d’une fraction de l’eau contenue dans le déchet brut afin d’en réduire le volume, d’y restreindre les processus de fermentation en stockage et d’augmenter le pouvoir calorifique en vue de son incinération. La déshydratation permet, dans le cas d’un déchet liquide/pâteux, de le transformer en produit solide, en général pulvérulent. Lors de la déshydratation, les matières volatiles, essentiellement des hydrocarbures gazeux, seront brûlées.
– Des opérations de mise en forme préalable du déchet, sous forme de granulés calibrés séchés, sont également envisageables. Dans l’hypothèse où l’atmosphère de traitement est oxydante, c’est-à-dire riche en oxygène, ces matières volatiles s’enflamment spontanément en phase gazeuse, après un délai d’inflammation désigné[1].

1 -2 – Procédés d’incinération
Plusieurs technologies sont actuellement disponibles en ce qui concerne les procédés d’incinération des déchets solides. Les fours utilisés les plus connus sont les fours à grilles, les fours tournants et/ou oscillants et les fours à lit fluidisé, dense, rotatif ou circulant[2]. Dans ces fours géants, les déchets sont brûlés à une température proche de 1000°C. La chaleur dégagée par la combustion des déchets est récupérée sous forme de vapeur surchauffée dans un ensemble four-chaudière (évaporateur/surchauffeur), constitué d’un circuit d’eau (tubing ) placé en sortie du foyer ou intégré dans celui-ci.
Cette vapeur est produite par échanges thermiques radiatifs (foyer/tubes d’eau) et/ou convectifs (fumées/tubes d’eau). L’alimentation en eau de la chaudière passe par un échangeur secondaire (économiseur) afin de préchauffer l’eau, permettant ainsi une récupération thermique plus poussée de l’énergie disponible dans les fumées. Un réchauffeur d’air est quelquefois placé en aval du circuit des fumées, afin de préchauffer l’air de combustion, améliorant le rendement thermique global de récupération et permettant également la combustion de déchets à faibles PCI (pouvoir calorifique inférieur). Ce préchauffage de l’air peut également être utilisé pour pré-sécher les déchets avant incinération ou lors de leur déshydratation. Donc, le complexe d’incinération travaille avec un effet calorifique fermé permettant de participer le pré-séchage et la combustion des déchets.
Les polluants contenus dans les fumées de combustion se présentent sous la forme de solides poussiéreux ou sous forme gazeuse (HCl, SOx, NOx…).
Il convient donc, après récupération thermique, d’effectuer des opérations de dépoussiérage (filtration) et de neutralisation des fumées avant leur rejet à l’atmosphère[3]-[4].
On distingue quatre types de dépoussiéreurs : mécaniques, humides, à couches filtrantes et électrostatiques.

1 – 3 – Procédés de neutralisation des fumées
Les fumées qui se dégagent lors de l’incinération sont chargées généralement de métaux lourds toxiques (arsenic, mercure, cadmium, plomb, chrome, cuivre…). Ces fumées doivent donc être traitées avant leurs rejets dans l’atmosphère.
Ce traitement permet d’extraire les résidus appelés Refiom (résidus d’épuration des fumées d’incinération des ordures ménagères) qui sont solidifiés en gâteaux, peuvent être mélangés au béton. Parmi les différents procédés de neutralisation des fumées actuellement disponibles, les plus efficaces sont les procédés d’épuration par voie semi-humide et humide.
a – Le principe du procédé semi-humide consiste à neutraliser les gaz acides par injection de chaux Ca(OH)2 qui est mélangée à l’eau, pour former un lait de chaux à une concentration de 30-150 g/litre, et pulvérisé dans un réacteur/contacteur.
Dans une première étape, l’eau est complètement évaporée, entraînant une diminution de la température des fumées jusqu’à 150 °C.
b – L’épuration par voie humide s’apparente à un procédé de lavage de gaz à l’eau additionnée d’un réactif basique (soude «NaOH», chaux «Ca(OH)2»). Les gaz doivent initialement être dépoussiérés à l’aide d’un électro-filtre ou d’un filtre à manche pour éviter les problèmes d’encrassement. Les produits finaux étant récupérés sont sous forme de gâteaux de filtration à 40 % MS (matières sèches), contenant les sels (CaSO4, CaCl2, CaF2 ) et les métaux lourds précipités. La consommation en réactif nécessaire à la satisfaction des normes est de 1,5 kg de NaOH dilué dans l’eau à 50% par tonne de déchets et/ou de 9 kg de Ca(OH) 2 par tonne de déchets.

1- 4 – Descriptif d’un centre d’incinération
A titre d’information, nous présentons un descriptif succinct d’un centre d’incinération de Saint-Ouen, France. Ce centre réceptionne les collectes traditionnelles de 17 communes adhérentes pour traiter 630 000 tonnes de déchets par an. Après avoir été pesés, les camions-bennes déversent les ordures ménagères dans une fosse de 15 800 m3, équipée de deux ponts roulants avec grappins qui transfèrent les déchets dans les fours.
Trois groupes de fours-chaudières d’une capacité nominale de 28 tonnes/heure chacun incinèrent les déchets à une température de 900°C. La chaleur dégagée par la combustion des déchets permet de créer de l’énergie sous forme :
– de vapeur d’eau vendue à la CPCU (Compagnie parisienne de chauffage urbain) pour alimenter des logements en chauffage et eau chaude sanitaire ;
– d’électricité produite, en partie utilisée pour le centre, et le surplus est vendu à l’EDF ;
– les ferrailles et mâchefers issus de la combustion sont respectivement recyclés dans la sidérurgie et les travaux publics.
Pour ce qui est des fumées, elles passent d’abord par deux électro-filtres qui captent les poussières chargées de métaux lourds. Ces poussières volantes sont recueillies dans un silo à cendres. La neutralisation s’effectue par lavage à l’eau et de lait de chaux pour capter le chlorure d’hydrogène. Un deuxième laveur absorbe ensuite les oxydes de soufre et les neutralise par injection de soude. Les eaux de lavage sont recueillies et traitées dans la station d’épuration du centre. Les polluants sont éliminés dans une boue qui est pressée pour former des «galettes» déshydratées. Un réacteur catalytique détruit ensuite par injection d’ammoniaque les oxydes d’azote et dioxines et les furanes sur lit catalytique à 240°C. Le résidu des fumées «Refiom» est obtenu par traitement et repose sur une neutralisation couplée à une filtration. Les installations d’incinération en France produisent en moyenne 3,29% de Refiom du tonnage de déchets incinérés. Ceux-ci peuvent servir à la fabrication d’un mortier de substitution. Avant le rejet des fumées dans l’atmosphère, les fumées sont analysées en continu.
Pour en savoir plus sur les analyses des fumées, des rapports mensuels sont présentés à la population à travers un site internet et affichage…
Le CEWEP (Confederation of EuropeanWaste-to-Energy Plants) est d’avis que l’incinération des déchets avec valorisation énergétique ne doit pas être soumise aux taxes pour les raisons que la valorisation énergétique des déchets remplace les combustibles fossiles, produit de l’énergie renouvelable et permet une réduction directe des émissions de gaz à effet de serre. Les pays qui incinèrent le plus sont ceux qui trient et recyclent le plus. En remplaçant les combustibles fossiles à l’échelle de l’Europe, les usines de valorisation énergétique des déchets peuvent fournir l’énergie électrique chaque année à environ 13 millions d’habitants et pour 12 millions d’habitants en chauffage.

2 – Valorisation des déchets ménagers par méthanisation
Vu les difficultés croissantes, pour les collectivités locales, à faire accepter la présence sur leur territoire d’un site de stockage, CET, le traitement biologique des déchets s’est imposé. L’engouement récent pour la méthanisation est convaincant pour se lancer dans le traitement mécano-biologique (TMB).
Le compostage et la méthanisation consistent à effectuer :
– l’opération de tri mécanique qui vise à fractionner les déchets et à isoler progressivement certains éléments valorisables tels que les métaux, les plastiques, les verres et les déchets fermentescibles ;
– l’opération biologique telle que le compostage direct est appelée la fermentation aérobie. Pour ce qui est de la méthanisation, elle est appelée fermentation anaérobie, suivie d’un compostage.
La méthanisation est basée sur la dégradation par des micro-organismes de la matière organique, en conditions contrôlées et en l’absence d’oxygène «anaérobie» pour produire des biogaz. Ce processus est adapté au traitement des bio-déchets humides. Les biogaz sont principalement composés de 45 à 65% de méthane, 25 à 45 % de CO2 , de 6% de vapeur d’eau. Le reste étant sous forme de trace (azote, soufre, oxygène,…). Les boues des stations d’épuration contiennent le plus fort taux de méthane. Après la méthanisation, le résidu est appelé le digestat, utilisé en tant que compost dont les propriétés sont :
– odeurs inexistantes du fait de la digestion dans le méthaniseur des matières organiques responsables des nuisances olfactives ;
– germes pathogènes réduits grâce à l’hygiénisation ;
– valeur fertilisante améliorée – l’azote se retrouve sous forme ammoniacale. L’enfouissement est recommandé au printemps pour réduire la volatilité de l’ammoniaque ;
– la méthanisation constitue une filière de traitement complémentaire à l’incinération et au compostage, tout à fait adaptée pour la partie organique des déchets ménagers et assimilés.
Le traitement par méthanisation (par fermentation contrôlée) des déchets nécessite 3 fois moins de surface de terrain que le compostage, ce qui est particulièrement intéressant dans une région rurale.
La méthanisation est une technologie en plein essor en Europe. La première unité de méthanisation des déchets a été installée à Amiens dans les années 1980. Aujourd’hui, l’Europe compte plus d’une centaine d’unités en fonctionnement. La méthanisation permet de produire l’électricité, la chaleur et le fertilisant «digestat» pour l’agriculture.
La société Syctom de l’agglomération parisienne a réalisé en 2012 l’implantation de deux unités de méthanisation en Seine-Saint-Denis. L’une à Romainville, l’autre sur le territoire des communes du Blanc-Mesnil et d’Aulnay-sous-Bois.
Ainsi, il y a lieu de favoriser en Algérie le développement des centres de méthanisation et de compost dans les zones rurales. Les traitements biologiques ne constituent pas des alternatives ou des solutions à l’incinération et au stockage mais des étapes de valorisation amont pouvant réduire les quantités incinérées ou stockées[5].
Le compostage peut être réalisé sur des installations industrielles à l’échelle d’une ferme agricole, à domicile «jardinage» ou dans le cadre d’un compostage de «quartier». D’après la Commission européenne, les bio-déchets représenteraient 88 millions de tonnes de déchets municipaux chaque année au niveau européen [6].
Au niveau de la France, le potentiel maximal de valorisation organique des OMR a été estimé à 52%. Une tonne de bio-déchets subissant un traitement biologique pourrait produire entre 100 et 200 m3 de biogaz[7].

3 – Conclusion

L’incinération des déchets est un process de haute technologie et pour le transfert technologique, cela nécessite la participation des universitaires qui doivent prendre des postes lors du projet et pendant le fonctionnement. Le tri avant incinération devient obligatoire.
La bonne gouvernance est exigée et des textes législatifs doivent être ficelés. A l’aide de l’incinération et la valorisation énergétique, la résolution de l’insalubrité sera définitive. Un centre d’incinération bien maîtrisé ne devrait provoquer aucun mécontentement de la population comme dans le cas actuel du centre d’enfouissement de Corso (wilaya Boumerdès) et d’autres CET à l’échelle nationale.
L’investissement est lourd, mais la valorisation énergétique favorise l’amortissement et plusieurs centaines de postes d’emploi seront assurés. La production d’électricité alimentera le centre d’incinération et le réseau de Sonelgaz. Ainsi, en particulier dans le milieu urbain, après le triage et le recyclage, la seule solution est l’incinération qui permettra la valorisation énergétique des déchets ménagers.
Inconvénients des centres d’enfouissement techniques, CET :
– la nuisance à la population ;
– les risques de fuites dans les sols et les cours d’eau ;
– la condamnation de grands espaces ;
– La fermeture ultérieure du CET après sur-utilisation et sa réhabilitation environnementale est très onéreuse (voir site de Oued Smar) ;
– la dégradation continuelle des déchets enterrés : production de lixiviats et de gaz qui doivent continuer à être évacués et traités, pendant des périodes pouvant aller jusqu’à plusieurs années ;
– les contraintes techniques : nature du sol, protection des ressources en eau, mise en place de géo-membranes, traitements des effluents, etc. ;
– l’enfouissement n’est pas une bonne solution à long terme.

Avantages des centres d’incinération :
– valorisation énergétique (chaleur pour les logements ;
– électricité pour le centre d’incinération et l’alimentation du réseau Sonelgaz ;
– auto-combustion des déchets – réduction des déchets de 70% en masse et 90% en volume;
– utilisation des mâchefers pour les travaux publics ;
– Absorption des déchets pour une dizaine de communes (300 000 à 400 000 habitants) ;
– des centaines de postes d’emploi à tous les niveaux de formation.

Aucun inconvénient des centres d’incinération sous réserve de :
– la maîtrise le la technologie ;
– relation avec les universités pour la formation et la recherche sur le tas ;
– assurer le fonctionnement permanent de la neutralisation et de la filtration des fumées ;
– la rigueur dans le fonctionnement du complexe et dans le management ;
– le programme de maintenance des équipements est strict pour éviter les arrêts prolongés ;
– respecter les consignes d’hygiène et de sécurité ;
– le traitement des Refiom est basé sur le traitement de neutralisation des fumées ; ils peuvent servir à la fabrication d’un mortier, par contre, ils ne sont pas utilisés en remblais ;
– parmi les différents modes de traitement des déchets, l’incinération apparaît comme un meilleur moyen ;
– les informations peuvent également servir pour la population, pour qu’elle soit mieux informée et sensibilisée sur l’impact réel de l’usine d’incinération et laisser le citoyen se faire sa propre opinion.
S. E.

Références
[1] Gustin (J.-L – Risques d’explosion de gaz . SE 5 020 Environnement-2004.
[2] Le Goux (Y.), Le Douce (C.). – L’incinération des déchets ménagers. Ed. Economica, Paris (1995).
[3] Bicocchi (S.), Antonini (G.). – Les polluants et techniques d’épuration des fumées. Ed. Tec & Doc Lavoisier (1998).
[4] Hester (R.E.), Harrison (R.M.). – Waste Incineration and the Environment. Ed. The Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK (1994).
[5] Rapport du conseil départemental de l’environnement et des risques sanitaires et technologiques, 2006.
[6] Stratégie européenne du 18 mai 2010 relative à l’exploitation des bio-déchets .
[7] D’après le Livre vert de la Commission européenne sur la gestion des bio-déchets dans l’Union européenne – COM (2008) 811 final – Non paru au Journal officiel.

Bio-express :
Salhi Essaid est professeur à l’Ecole nationale polytechnique d’Alger depuis 32 années, âgé de 65 ans, récemment retraité titulaire d’un doctorat d’Etat en métallurgie, expert international dirigeant plusieurs projets de recherche et bien informé du tissu industriel algérien. Monsieur Salhi est auteur de plusieurs publications et communications internationales et occupe plusieurs postes pédagogiques et de recherche.
Ces dernières années, il s’est intéressé aux différentes énergies renouvelables assurant la transition énergétique.

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