Déchet modèle

L’hétérogénéité des déchets ne permettant pas leur étude en laboratoire, il est nécessaire de mettre en place un mélange combustible modèle, de composition la plus proche possible de celle des DSM, telle que définie par l’ADEME (ADEME 1996). Sa composition tient compte de la part combustible des déchets ménagers pour le traitement thermochimique. Ainsi :

 Les déchets fermentescibles et verts sont assimilés au bois car chimiquement leur

composition est proche de ce dernier (lignocellulosique);

 Les cartons, papiers, textiles sont assimilés au carton;

 Les plastiques sont assimilés aux plastiques.

Sur la base de ces hypothèses, la composition du déchet modèle (DM) obtenu pour la ville d’Abomey-Calavi est résumée dans le Tableau 17.

Tableau 17 : Composition centésimale du déchet modèle

Bois Carton Plastique Total

Masse 51,07 3,98 2,72 57,77

Proportion (%) 88,40 6,89 4,71 100,00

Proportion utilisée (%) 88,00 7,00 5,00 100,00

Ainsi, le DM d’Abomey-Calavi se compose de 88 % de bois, 7 % de carton et 5 % de

plastique. Pour le plastique, il est important de connaître la nature même de celui-ci car cela

influe fortement sur la combustion et possiblement sur la pollution ou la corrosion : par exemple, le PVC conduit à des dégagements de HCl ou de dioxines. Le Tableau 18 fait la synthèse des compositions des mélanges expérimentaux utilisés par certains auteurs en comparaison celui de la présente étude.

L’analyse du Tableau 18 montre que les DM élaborés pour la France et pour la ville de Ouagadougou au Burkina Faso ont une quantité de bois plus faible que celui de la présente étude. Par contre, ces DM ont des quantités plus fortes en carton et en plastique. En revanche, ces différences s’expliquent par le fait que les déchets de la ville d’Abomey-Calavi ont une proportion très forte de matières putrescibles. De plus, ces déchets ne renferment pas certaines

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typologies telles que les déchets spéciaux, les combustibles non classés et les composites qui sont assimilés en proportions définies au carton et au plastique.

Tableau 18 : Composition de différents mélanges expérimentaux (Rogaume T 2001; Tezanou 2003; Barhe 2004; Nzhiou 2005; Salou 2005)

Composition Ouagadougou France Présente étude

- (Nzhiou

2005) ^{(Hamidou 2005) (Rogaume T} 2001) ^{(Barhe 2004) -}

Bois (%) 53 54 41 43 88

Carton (%) 25 24 37 32 7

Plastique (%) 22 22 22 25 5

Les plastiques considérés dans le DM de la présente étude sont uniquement le polyéthylène (PE) car c’est la seule catégorie de plastique qu’on rencontre dans les poubelles domestiques dans la ville d’Abomey-Calavi. En raison, du recyclage poussé du polyéthylène haute densité (PEhD : bouteilles d’eau minérale) par les femmes dites Gohoto, le polyéthylène basse densité (PEbD) est le déchet plastique le plus utilisé dans la présente étude bien que certains essais ont été effectués avec le PEhD en raison de la non disponibilité du PEbD. En effet, le Tableau

19 présente les résultats des analyses élémentaires du PEbD et du PEhD et leurs PCIsec

respectifs. Ces résultats montrent que ces deux matériaux sont chimiquement très similaires et peuvent donc être interchangeables dans la présente étude.

Tableau 19 : Analyses élémentaire et PCI des différents types de plastiques utilisés dans ce travail

Nature du combustible C% H% N% O% S% Cl% PCIsec (kJ.kg-1)

PEbD 86,4 13,61 <0,1 - 0,07 0,01 42 861

PEhD 86,1 13,97 <0,1 - <0,002 0,02 37 707

1.2.1 Composition élémentaire et analyse immédiate du déchet modèle

Tout comme (Rogaume T 2001) et (Nzhiou 2005), la composition de bois retenue pour la caractérisation du DM est celle de Beaumont (Beaumont 1985). La composition élémentaire de ces trois principaux constituants des déchets ménagers est donnée par le Tableau 20.

Tableau 20 : Analyse élémentaire des matières sèches (Beaumont 1985.; Nzhiou 2005; Ouiminga 2008)

Nature du combustible C% H% N% O% S% Cl% Cendres %

Bois 50,9 5,76 0,2 42,1 0,04 0 1

Carton 43,73 5,7 0,09 44,93 0,21 0 5,34

Plastique 86,3 13,79 0,1 0 0,05 0,02 0

Les différents constituants du DM que sont le bois, le carton et le plastique sont essentiellement constitués d’atomes de carbone et d’hydrogène. La composition élémentaire du DM se déduit de celles de ses constituants et de leurs proportions respectives comme le montre le Tableau 21.

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Tableau 21 : Composition élémentaire du déchet modèle de la ville d’Abomey-Calavi.

Nature du combustible C% H% N% O% S% Cl% Cendres % Total (%)

Bois 44,79 5,07 0,18 37,05 0,04 0,00 0,88 88

Carton 3,06 0,40 0,01 3,15 0,01 0,00 0,37 7

Plastique 4,32 0,69 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 5

Total (%) 51,54 6,16 0,19 40,19 0,05 0,00 1,25 100

L’analyse du Tableau 21 montre que le DM d’Abomey-Calavi est majoritairement composé de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Toutefois, il y a la présence de trace d’atomes de chlore (Tableau 18) lié au processus de fabrication des sachets plastiques et notamment du fait de l’ajout des adjuvants. Il apparait aussi et clairement que la composition du DM est très proche de celle du bois.

1.2.2 Formule brute approchée et PCI du mélange combustible de la ville

d’Abomey-Calavi

Le Tableau 22 donne le nombre de moles d’atomes de chaque élément présent dans le DM et

le PCIsec de chaque constituant. Signalons que le Cl provenant essentiellement des adjuvants

des sachets plastiques a été négligé. Les PCI des divers combustibles ont été déterminés dans la bombe calorimétrique présente au LERMAB.

Tableau 22 : Nombre de moles d’atomes des constituants du DM et PCI

Elément chimique (moles) C H N O S PCIsec(kJ.kg-1)

Bois 3,73 5,07 0,01 2,32 0,00 17572

Carton 0,26 0,40 0,00 0,20 0,00 14232

Plastique 0,36 0,67 0,00 0,00 0,00 42861

Déchet Modèle 4,35 6,15 0,01 2,51 0,00 18684

Du Tableau 22, la formule brute approchée du DM est C4,35H6,15O2,51N0,01S0,00. Cette formule

brute est très proche de celle trouvée par (Nzhiou, Rogaume et al. 2008) pour le cas de Ouagadougou dont le DM se compose de 53% de bois, 25% de carton et 22 % de plastique (avec 19% de PET et 2% de Polyamide 6-6). En passant à l’unité de mole d’atome de

carbone, la formule devient CH1,4O0,6. Cette formule est très proche de celle du bois C H1,395

O0,645 N0,002 proposée par Strehler en 2000 (Strehler 2000).

1.2.3 Validation du modèle

Le Tableau 23 donne certaines caractéristiques chimiques du DM et des DSM bruts d’Abomey-Calavi. La détermination du PCI du mélange brut a été effectuée de façon théorique conformément au modèle exposé au paragraphe 1.7 du chapitre 2. Toutes les autres grandeurs ont été déterminées de façon expérimentale.

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Tableau 23 : caractérisation des déchets brut et modèle

DM Déchet brut

MV (%) 75,32 59,05 (Topanou 2012)

TC +CF (%) 24,68 40,95 (Topanou 2012)

PCIsec (kJ.kg-1) 18684 17765

Le Tableau 23 montre que les valeurs données par les deux premières lignes (matières solides volatiles : MV, taux de carbone fixe : CF et taux de cendre :TC ) sont très éloignées. Cette situation s’explique par le fait que ces grandeurs ont été déterminées sur broyats d’échantillons bruts (partie combustible et inertes). Ce qui diminue considérablement le taux de volatils et augmente le taux de cendres et d’inertes dans le mélange. Par ailleurs, les valeurs obtenues pour les PCI sont assez proches, ce qui montre d’une part que le modèle

utilisé pour le calcul théorique du PCIsec des DSM bruts et d’autre part que les hypothèses

(déjà utilisées pour des études en France et au Burkina) utilisés ici pour la mise en place du déchet modèle sont acceptables.