Soutenance mémoire
Les déchets et leur traitement
Définition et typologie des déchets
Définition générale d’un déchet
Bien que le terme « déchet* », ou ses équivalents, « ordure », « détritus » voire « résidu », soient des termes du langage courant, leur définition précise n’est pas si récente et reste largement évolutive. Selon la loi française n°75-633 du 15 juillet 1975 relative à l’élimination des déchets et la récupération des matériaux, un déchet se définit par « tout résidu d’un processus de production, de transformation ou d’utilisation, toute substance, matériau, produit, ou plus généralement tout bien meuble abandonné ou que son détenteur destine à l’abandon ». Cette définition est proche de la définition européenne de la Directive n°2006/12/CE du 05/04/06, qui parle de « toute substance ou tout objet […], dont le détenteur se défait ou dont il a l’intention ou l’obligation de se défaire ». Au sens commun, selon l’encyclopédie en ligne Wikipédia, un déchet « est un objet en fin de vie ou une substance issue d’un processus, jugés inutiles, dangereux ou encombrants, et dont on veut se débarrasser ».
Dans ces définitions relativement similaires, même si les notions « d’abandon » et de « défection » n’ont pas un sens strictement identique, les déchets peuvent par nature recouper une très large variété de matériaux qui ont la caractéristique commune d’être indésirables, un « infra-objet » tout en bas d’une échelle établie par la société moderne de consommation (Barbier, 2002). On est encore loin de la notion de ressource ou de matière première secondaire potentielle ; son élimination est souhaitable avant tout, même si elle aura nécessairement un coût que l’on est prêt à supporter.
Ainsi, économiquement, un déchet pourrait se définir par une marchandise à prix négatif, i.e. un bien pour lequel les flux économique et monétaire vont dans le même sens (Bertolini, 2005). Toutefois, cette définition possède des limites puisqu’elle se heurte à des questions que seule la jurisprudence peut trancher : un co-produit, un sous-produit sont-ils des déchets ? Un produit à valeur de marché positive, destiné à être recyclé, est-il toujours un déchet ? Quid alors des matières premières secondaires, terme jusqu’ici non reconnu par les textes officiels ? On se heurte ici à une difficulté récurrente autour de la question des déchets : la définition exacte de ce dernier est évolutive en raison d’un contexte économique, environnemental, sociétal et juridique en évolution constante.
Types de déchets
Les déchets sont généralement classés en fonction de leur provenance et de leur dangerosité. Le critère de dangerosité l’a emporté dans la nouvelle classification européenne des déchets, bien qu’il soit largement superposable au critère de provenance, à quelques exceptions près. On distingue par ordre décroissant de dangerosité et par gisement croissant :
– les déchets dangereux (DD) ;
– les déchets non dangereux (DND) ;
– les déchets inertes (DI).
• Déchets dangereux
Les déchets dangereux (DD) regroupent par ordre d’importance décroissante les déchets industriels spéciaux (DIS), les déchets dangereux du secteur du bâtiment et des travaux publics (BTP), les déchets dangereux des ménages, et les déchets d’activités de soin à risque infectieux (DASRI) (Damien, 2009). Comme nous le verrons plus loin, les DIS constituent la grande majorité des DD et ces déchets font l’objet d’une filière lourde dédiée. Les principaux modes de traitement et d’élimination des DD sont l’incinération et le stockage en installations de stockage de déchets dangereux (ISDD) après stabilisation. Les ISDD étaient anciennement dites des installations de classe I.
• Déchets non dangereux
Les déchets non dangereux (DND) recoupent, par opposition aux déchets dangereux, les déchets non toxiques qui proviennent de l’ensemble des activités économiques et des ménages. L’appellation « déchets non dangereux » fait suite à l’appellation « déchets ménagers et assimilés » (DMA) abrogée par l’Arrêté du 19 janvier 2006 modifiant l’Arrêté du 9 septembre 1997 modifié. Cette catégorie de déchets recouvre les ordures ménagères* (OM), les déchets des collectivités, les encombrants, ainsi que les déchets industriels banals (DIB) . A noter que les déchets collectés par les collectivités sont généralement regroupés sous le terme déchets municipaux (DM). Les DND présentent l’intérêt d’être en grande partie valorisables sous forme de matière ou d’énergie, ils peuvent être recyclés, compostés, incinérés en unité d’incinération des ordures ménagères2 (UIOM) ou traités en installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND). Les ISDND étaient anciennement dites des installations de classe II.
• Déchets inertes
Les déchets inertes (DI) sont essentiellement des déchets provenant des secteurs du BTP et agricole. Ils sont produits en quantités importantes, mais ils sont généralement valorisables, et leur nondangerosité fait qu’ils sont souvent réutilisés directement in situ et qu’ils n’entrent pas dans le cadre du traitement industriel des déchets. Toutefois, une part d’entre eux peut être valorisée en l’état après transport, stockée en installation de stockage de déchets inertes (ISDI) voire incinérée. Les ISDI étaient anciennement dites des installations de classe III.
Evolutions attendues du type et de la quantité de déchets
• Aspects qualitatifs
Tout déchet reflète dans une certaine mesure la société qui l’a engendré, de par sa nature ou de par la quantité dans laquelle il est produit. Les sociétés industrielles produisent à la fois davantage de déchets ménagers et des déchets avec une plus forte proportion de plastiques et de papiers-cartons par exemple . Ce graphique montre toutefois des corrélations qui ne sont pas complètement évidentes du fait que les exemples donnés sont tous de type urbain, le contraste étant bien entendu plus fort encore entre zones rurales de pays industrialisés par rapport à des pays en développement. D’autre part, les sociétés peu industrialisées produisent des déchets moins polluants, et leur industrialisation pourrait augmenter la quantité de DD produits. En effet, la dangerosité globale des déchets s’est accrue au cours de ces dernières décennies dans les pays de l’organisation de coopération et de développement économiques (OECD en anglais) (Bertolini, 2005). On peut s’attendre globalement à des augmentations significatives de la proportion de plastiques et papiers-cartons dans les déchets produits, au détriment des matières organiques putrescibles* (déchets de cuisine, de jardin…) (Dixon et Langer, 2006), et à une augmentation de la production de déchets dangereux pour les pays émergents, comme cela a été le cas pour les pays industrialisés au cours du XXème siècle.
• Aspects quantitatifs
Il est généralement admis que la quantité de déchets produits est fortement corrélée avec le produit intérieur brut (PIB) du pays, (EEA, 2000a ; Ifen, 2008). Cette corrélation avec le PIB serait d’ailleurs plus forte qu’elle ne l’est avec la population, qui croît à un rythme inférieur aux quantités de déchets municipaux collectés. On peut donc logiquement s’attendre à une forte croissance des quantités de déchets pour tous les pays émergents et en développement, avec des enjeux très importants, notamment en Asie, continent très peuplé et à forte croissance économique.
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Table des matières
AVANT-PROPOS
CHAPITRE I. INTRODUCTION
1. Les déchets et leur traitement
1.1. Définition et typologie des déchets
1.2. Les filières de traitement de déchets
2. L’évolution du concept de stockage : des décharges non contrôlées aux ISDND
2.1. Le stockage de déchets en ISDND
2.2. Les évolutions et enjeux de la filière stockage
3. Objectifs et organisation du programme de recherche
3.1. Objectifs et positionnement par rapport aux travaux précédents
3.2. Organisation du manuscrit
CHAPITRE II. CARACTERISATION DU MILIEU DECHET
1. La caractérisation bio-hydro-mécanique du milieu déchet
1.1. Propriétés physiques
1.2. Propriétés physico-chimiques
1.3. L’évolution des propriétés avec la biodégradation
2. Les dispositifs expérimentaux
2.1. Expériences prototypes et tailles pertinentes d’étude
2.2. Les dispositifs expérimentaux du LTHE
3. Caractérisation hydrique de déchets à petite échelle
3.1. Essais de porosité et de perméabilité à saturation
3.2. Essais de succion en milieu non saturé
3.3. Conclusions : apports des essais de caractérisation
Listes et glossaire
CHAPITRE III. DEVELOPPEMENTS METROLOGIQUES
1. Etude des méthodes de métrologie directe
1.1. Comparaison des méthodes de mesure de l’humidité et de la masse volumique dans les déchets
1.2. La mesure par gravimétrie
2. Calibration et validation de méthodes de métrologie indirecte
2.1. La mesure par sonde TDR
2.2. La mesure par sonde à neutrons
3. Applications de méthodes de métrologie indirecte
3.1. Comparaison des méthodes de la sonde à neutrons et TDR à l’échelle du pilote bioréacteur au LGCIE
3.2. Application des méthodes de la sonde à neutrons et gamma à l’échelle du site
3.3. Conclusions : apports des développements métrologiques
CHAPITRE IV. SUIVI BIO-HYDRIQUE A LARGE ECHELLE
1. Présentation du dispositif de suivi à large échelle
1.1. Le dispositif CICLADE au LTHE
1.2. Présentation des essais et de la démarche
2. Suivi expérimental
2.1. Suivi du biogaz et de la température
2.2. Suivi des lixiviats
2.3. Suivi de la masse volumique et de l’humidité
3. Analyse des bilans et des résultats
3.1. Analyse de la biodégradation et des paramètres d’essai
3.2. Expression de la biodégradation et des bilans matière
3.3. Conclusion : apports des essais confinés à large échelle
CHAPITRE V. TASSEMENTS DE DECHETS ET RELATION AVEC LA BIODEGRADATION
1. Phénomènes de tassement et principes de modélisation
1.1. Les causes et l’expression du tassement
1.2. Les modèles mécaniques, rhéologiques et empiriques de tassement
1.3. Les modèles bio-mécaniques de tassement
1.4. Proposition d’un nouveau modèle bio-mécanique de tassement
2. Modélisation mécanique des tassements primaire et secondaire
2.1. Modélisation du tassement primaire
2.2. Modélisation du tassement secondaire global
2.3. Conclusions : apports et limites de l’approche mécanique
3. Modélisation bio-mécanique du tassement secondaire
3.1. Modélisation de la biodégradation
3.2. Modélisation bio-mécanique du tassement secondaire
3.3. Conclusions : apports et perspectives de la modélisation bio-mécanique des tassements
CONCLUSIONS
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