PARTIE 3 : RESULTATS
III. 3.8 : Bilans carbone et azote
Les bilans carbone et azote des casiers PTB1 et PTB2 sont présentés dans les tableaux ci-dessous (Tableau 49 & Tableau 50).
Les bilans sur le carbone organique révèlent que 92 % et 95 % du carbone organique initial ont été perdus respectivement dans les casiers PTB1 et PTB2 principalement sous forme gazeuse par la minéralisation du carbone organique en CO2 et CH4. La volatilisation de carbone sous forme de COV ne représente qu’une partie infime du carbone perdu (< 1 ‰). Le carbone organique évacué sous forme liquide correspond à 8 % et 3 % du COT perdu selon le casier.
182 kg C.tMS-1 1230 kg C CIT
% COTinitial % COTperdu 6 kg C.tMS-1 40 kg C 7 kg C.tMS-1 49 kg C 8 g C.tMS-1 57 g C
293 g C.tMS-1 % CITinitial % CITperdu
1984 g C - 100%
1213 g C.tMS-1 % COTinitial % COTperdu
8203 g C 1% 8%
C évacué par voie liquide
C-COV 46 ppm 0,6‰
CIT COT
Carbone entrant
C évacué par voie gazeuse
C-CO2 3% 41%
Carbone restant (30,4 mois)
COT 92% 1133 C-CH4 4% 50% Non mesuré 11,0 kg N.tMS-1 74,4 kg N % Ninitial % Nperdu 49 mg N.tMS-1 331 mg N g N.tMS-1 g N % Ninitial % Nperdu 493 g N.tMS-1 3332 g N 245 g N.tMS-1 1653 g N Azote entrant
N évacué par voie gazeuse
N-N2O 4 ppm 54 ppm
N restant (30,4 mois)
Ntotal 96%
71,0
N évacué par voie liquide
Ntotal 4% 100%
NH4+ 2% 50%
0% 0%
N-NH3
Tableau 49 : Bilan carbone et azote du casier PTB1
163 kg C.tMS-1 1094 kg C CIT
% COTinitial % COTperdu 5 kg C.tMS-1 31 kg C 5 kg C.tMS-1 36 kg C 5 g C.tMS-1 33 g C
84 g C.tMS-1 % CITinitial % CITperdu
564 g C - 100%
370 g C.tMS-1 % COTinitial % COTperdu
2483 g C 2‰ 3%
non mesuré
C évacué par voie liquide
Carbone entrant Carbone restant (27,4 mois)
COT 94%
1024
C évacué par voie gazeuse
C-CO2 3% 44% COT CIT C-CH4 3% 52% C-COV 30 ppm 0,5‰ 9,3 kg N.tMS-1 62,4 kg N % Ninitial % Nperdu 46 mg N.tMS-1 306 mg N g N.tMS-1 g N % Ninitial % Nperdu 112 g N.tMS-1 754 g N 55 g N.tMS-1 369 g N Ntotal 99% 61,6 Azote entrant N restant (27,4 mois)
N-NH3 0% 0%
N évacué par voie gazeuse
N-N2O 5 ppm 406 ppm
NH4+ 0,6% 49%
N évacué par voie liquide
Ntotal 1,2% 100%
Tableau 50 : Bilan carbone et azote du casier PTB2
Les flux de carbone inorganique sont difficilement exploitables puisque la teneur en CIT initiale des deux déchets prétraités n’a pas été mesurée. Il est possible de noter que les deux déchets présentent un ratio (CIT/COT)lessivé tout à fait similaire (respectivement 24 et 23 %).
Les bilans azote montrent une perte de 5 et 1 % de l’azote initialement contenu dans le déchet. La voie principale d’émission est la voie liquide, puisque les émissions de NH3 sont considérées comme nulles et que les émissions sous forme de N2O sont inférieures à 1 ‰ de l’azote perdu. 50 % et 42 % de l’azote perdu a été évacué sous forme d’ions ammoniums dans les lixiviats.
Chapitre IV : Bilan des filières : de la réception du déchet à
l’enfouissement
Les données recueillies durant le prétraitement biologique et l’enfouissement des déchets prétraités permettent d’établir un bilan global sur les deux filières de PTB. Afin de pouvoir comparer les données des deux filières PTB dans leur globalité à celles des filières Conventionnelle et Bioréacteur, les différentes données ont été normalisées par rapport à la tonne de déchet humide entrant la filière, dont les caractéristiques sont présentées dans le chapitre I de la présente partie. Les résultats exprimés par rapport à la tonne de MS enfouie sont convertis en les multipliant par le taux de matière sèche du déchet enfoui et par la perte de masse sèche du déchet lors du prétraitement biologique pour les filières PTB1 et PTB2.
IV.1 : Perte de masse totale et bilan hydrique
Filière Conventionnelle
34 mois de stockage
1124 kg de déchets enfouis 41,8 % d'humidité 9,1 % de perte de masse sèche 12,4 % de gain de masse humide 1000 kg de déchet entrant : 719 kg de MS 28,1 % d'humidité : Humidité : Matière sèche : Flux liquide : Gain de masse 719 kg 281 kg 654 kg 470 kg Lixiviat 92 kg Biogaz 3 kg Simulation pluie 284 kg Filière Bioréacteur 34 mois de stockage avec recirculation 1034 kg de déchets enfouis 36,6 % d'humidité 8,8 % de perte de masse sèche 0,4 % de gain de masse humide 1000 kg de déchet entrant :
719 kg de MS 28,1 % d'humidité
: Humidité
: Matière sèche : Gain de masse : Flux liquide 719 kg 281 kg 656 kg 378 kg recirculation 1398 kg Lixiviat 1292 kg Biogaz / Condensation 9 kg
Figure 36 : Perte de masse et bilan hydrique pour 1 tonne de déchets entrants les filières Conventionnelle et Bioréacteur
La Figure 36 présente un synoptique de l’évolution d’une tonne de déchet entrant les filières Conventionnelle et Bioréacteur ainsi que les bilans hydriques associés. Il est intéressant de noter que malgré une perte de masse sèche respective de 9,1 et 8,8 %, le tonnage de déchet humide présent dans le casier après 34 mois de stockage est supérieur
au tonnage initial (respectivement de 12,4 et 0,4 %). Le gain en humidité du déchet placé dans le casier Témoin (filière Conventionnelle) est supérieur à celui du Bioréacteur. Néanmoins, la simulation de pluie du casier Témoin a été intensive et tardive et il se peut que le déchet présente une humidité supérieure à sa propre capacité de rétention. Le déchet enfoui étant brut, sans prétraitement mécanique, le massif est plus susceptible de présenter des barrières physiques à l’écoulement sous la forme de nappes perchées par exemple, sans pour autant que l’eau ne participe au mouillage du déchet. Le déchet du casier Témoin atteint au bout de 34 mois de stockage une humidité (41,8 %) jamais atteinte par le déchet enfoui dans le Bioréacteur, dont l’humidité maximale a été atteinte au 23ème mois avec 37,9 %.
L’évacuation d’eau par « Biogaz / condensation » indiquée sur le schéma de la filière Bioréacteur correspond à l’humidité contenue dans le biogaz capté mais aussi à la condensation qui se produit entre la paroi du casier et la géomembrane. Cette dernière est responsable pour le casier de 5 des 9 kg d’eau évacuée sous cette forme.
Filière PTB1
12 semaines de
PTB 30 mois de
stockage
: Humidité : Flux liquide
849 kg de déchets prétraités et stockés 40,4 % d'humidité 29,6 % de perte de masse sèche 15,1 % de perte de masse humide 878 kg de déchets prétraités
40,2 % d'humidité 27,0 % de perte de masse sèche 12,2 % de perte de masse humide 1000 kg de déchet entrant :
719 kg de MS 28,1 % d'humidité
: Matière sèche : Perte de masse
719 kg 281 kg 525 kg 353 kg 122 kg 506 kg 343 kg 151 kg Arrosage 505 kg Simulation pluie 207 kg Lixiviat 53 kg Evaporation Condensation 454 kg Lixiviat 216 kg Biogaz 1 kg Respiration Bio 74 kg Filière PTB2 25 semaines de PTB 27 mois de stockage : Humidité : Perte de masse : Flux liquide
825 kg de déchets prétraités et stockés 46,5 % d'humidité 38,6 % de perte de masse sèche 17,5 % de perte de masse humide 720 kg de déchets prétraités
37,1 % d'humidité 37,0 % de perte de masse sèche 28 % de perte de masse humide 1000 kg de déchet entrant : 719 kg de MS 28,1 % d'humidité : Matière sèche 719 kg 281 kg 453 kg 267 kg 280 kg 441 kg 384 kg 175 kg Arrosage 505 kg Simulation pluie 185 kg Lixiviat 53 kg Evaporation 466 kg Lixiviat 66 kg Biogaz 2 kg Evaporation Condensation 572 kg Respiration Bio 106 kg
Figure 37 : Perte de masse et bilan hydrique pour 1 tonne de déchets entrants les filières PTB
La Figure 37 représente schématiquement l’évolution du déchet tout au long de son traitement ainsi que les flux liquides associés. La perte de masse sèche due au prétraitement biologique a été de 27 et 37 % respectivement pour les déchet PTB1 et PTB2, alors que celle-ci n’était que de 3,6 et 2,6 % durant le stockage des déchets prétraités. Ainsi, la perte de masse sèche cumulée atteint 29,6 et 38,6 % de la matière sèche initiale pour les filières PTB1 et PTB2.
Le bilan hydrique des deux filières de PTB a été effectué en intégrant la production d’eau par la respiration des microorganismes durant le traitement biologique. Celle-ci a
été estimée à partir de l’émission de CO2 durant le PTB en utilisant la relation stoechiométrique de la minéralisation aérobie du carbone organique selon laquelle une mole d’eau est produite pour une mole de CO2 émise. La production d’eau durant le PTB atteint ainsi 74 et 106 kg.tDE-1 pour le prétraitement de 12 et 25 semaines.
Pour une tonne de déchet humide entrant dans la filière PTB1, soit 719 kg de déchet sec, il ne reste que 506 kg de masse sèche dans le casier PTB1 après 12 semaines de prétraitement biologique et 30 mois d’enfouissement. L’humidité théorique du déchet PTB1 étant de 40,4 %, la perte de masse humide nette n’est que de 151 kg, soit 15,1 % du tonnage entrant. La quantité totale d’eau introduite dans le déchet s’élève à 712 kg.tDE-1, soit 990 kg.tMS-1, dont 38 % sont ressortis sous forme de lixiviats ou jus à traiter ou à recycler dans le traitement (arrosage lors du traitement biologique par exemple). Les pertes en eau par évaporation / condensation représentent 90 % de l’eau ajoutée au déchet durant le PTB.
Pour la filière PTB2, sur une tonne de déchet entrant à 28,1 %, il ne reste, après 25 semaines de traitement biologique et 27 mois de stockage, que 825 kg de déchet à 46,5 % d’humidité théorique, soit une masse sèche de 441 kg. Un total de 690 kg.tDE-1 d’eau a été introduit dans le déchet soit lors de l’arrosage de l’andain, soit pour la simulation des précipitations et seuls 17 % sont ressortis sous forme de lixiviats à traiter. Cette valeur est susceptible d’augmenter si le massif de déchet relargue l’eau qui est apparemment anormalement retenue dans le massif. En faisant l’hypothèse que le déchet PTB2 atteigne le même taux d’humidité que le PTB1, ceci impliquerait un relargage de 92 L.tDE-1 de lixiviat supplémentaire, ce qui ferait passer le taux de relargage de l’eau introduite à 31 %. Le phénomène de « bioséchage » (évaporation de l’eau constitutive du déchet) lors du traitement biologique a une influence significative sur les bilans hydriques des deux filières PTB.