3 Le comportement des déchets
3.2 Evolution de la température des déchets
Les températures ont été suivies selon un pas de temps hebdomadaire depuis le 24/08/1998 jusqu'au 19/12/2000 (868 jours). Elles apportent des informations fondamentales sur le comportement thermique du casier de stockage.
3.2.1 Profil vertical de température
Toutes les mesures du profil vertical sont représentées sur la figure C7. Celle ci permet de mettre en évidence plusieurs points :
• les ordres de grandeurs des températures observées. Celles-ci, dans les premiers mois, ont atteint des températures très élevées dépassant les 90 OC ;
• l'influence du substratum et l'atmosphère (point 8 et point 0) sur les limites supérieures et inférieures du casier.
On constate dans les figures C7, C8 et C9, que les déchets, initialement à la température ambiante, subissent une augmentation très rapide de plusieurs dizaines de degrés de leur température. Ainsi, lorsque les déchets sont en contact avec l'atmosphère ils subissent des élévations très importantes de leur température, par exemple le points 1 passe en 9 jours de 31 oC à 82 oC soit une élévation de 5,6 °Cojour-1• L'accroissement maximal de température mesuré a été de 8,2 °CojoU{l (point 2 du profil).
Les températures atteintes dans ce casier sont exceptionnellement importantes. En général, elles ne dépassent pas les 80 oC.
Ensuite, lorsque les déchets sont recouverts (soit par d'autres déchets, soit par la couverture), leurs températures, entretenues par les fermentations anaérobies (tout l'oxygène est consommé au bout de quelques jours), décroissent légèrement en raison des pertes de chaleur vers l'atmosphère et le substratum. Ce phénomène est à l'origine de l'apparition et du déplacement du «cœur chaud» des déchets (figure C9). L'évolution des températures des déchets est donc liée à la vitesse et au mode de remplissage du casier.
90
Figure C7 : Evolution temporelle du profil de température vertical
100
Figure C8 : Profil vertical, évolution des températures dans les déchets
g
H~.... 15
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Figure C9 : Profil de température vertical, évolution du « cœur chaud» et gradients thermiques
450 500 550 600 650 700 750 T34
000
xxx
T33Température atmosphérique
Date (jours)
800 850
Figure CIO: Influence de la température atmosphérique sur les variations de température dans la couverture
Les températures à l'équilibre dépendent essentiellement de la position sur l'axe vertical (figure C8).
Les gradients thermiques évoluent au cours du temps en fonction du remplissage du casier et de l'activité aérobie ou anaérobie des bactéries (figure C9). Durant la période de mesure, ils ont varié entre 64 °C.m-l (entre le point 0 et le point 1 du profil) et 0 °C.m-l. Le gradient thermique moyen entre le centre du casier et les bords (le substratum et la couverture) est de 5oüm-l.
Les variations saisonnières de températures atmosphériques influent uniquement sur les températures de la couverture (figure CIO) mais pas sur celles des déchets où l'évolution des température ne dépend que de la chaleur générée par les réactions de biodégradation.
3.2.2 Conditions limites
Les données des autres thermocouples permettent de confirmer le comportement des sondes du profil vertical et de mettre en évidence l'influence du substratum sur les variations horizontales de températures.
• Influence de la position verticale:
Une fois le casier fermé et tout l'oxygène consommé, la distribution des températures dépendra essentiellement de la position par rapport au centre du casier. Plus on s'en éloigne plus les températures baissent. Le profil vertical met bien en évidence cette répartition.
Certaines autres sondes confirment cette observation.
1. les sondes T17118, T5ff6 et T15ff16 sont placées dans des conditions similaires, elles se trouvent à la même distance des bords latéraux du casier et les sondes T17ff18 sont située verticalement entre les deux autres (4,5 m par rapport au gravier contre 3,5 m pour T5ff6 et 45,5 pour T15ff16). On observe le même comportement pour les températures à l'équilibre, celle des sondes T17/T18 est de 42 oC contre 34 oC pour T5ff6 et 52 oC pour T15ff16 ;
ii. les sondes T13ff14 et T7ff8 sont placées à 1 m au-dessus des graviers alors que les sondes T 1/T2 sont en contact direct. Leurs comportements thermiques sont proches avec un décalage de 10 oC en moyenne, soit un gradient thermique de 10 °üm-l. On retrouve le même gradient thermique moyen entre les sondes T1/T2 et T3ff4.
• Les effets latéraux du substratum:
Dans les exemples suivants, on compare, avec les sondes du profil vertical, des sondes situées à la même hauteur, mais plus proches des bords du casier (cf. figure Cll). Ces dernières présentent des températures plus faibles dues à l'influence du terrain naturel plus proche provoquant un refroidissement plus important des déchets :
i. les sondes T31ff32 et T23/T24 (11 met 22 m) ; ii. les sondes T29/30 et T27ff28 (12 m et 26 m) ; iii. les sondes T1l/T12 et T19/20 (8 m et 18 m).
D'après les mesures effectuées par les sondes T25/T26, la température de la géomembrane est restée constante avec une valeur de 25 oC durant toute la période de mesure.
Une divergence ayant été observée entre les sondes du couple T9/T10, leurs mesures n'ont pas été utilisées dans l'étude.
100 200 300 400 500 600 700 800
Temps (jours)
Figure CH : Influence des bords latéraux du casier sur la distribution des températures
3.2.3 Synthèse des données de températures
La température au sein des déchets augmente rapidement après leur dépôt sur site, puis après s'être stabilisée à des niveaux élevés (de l'ordre de 60 OC), elle décroît lentement (environ 2,5°C-an-1). On remarque que les températures maximales observées sont très importantes, et se maintiennent 15 jours autour de 90
oc
durant les premiers mois de l'exploitation du casier.Les champs thermiques dans le casier après couverture sont relativement uniformes, avec un cœur chaud et un refroidissement dans les zones proches des limites (couverture, fond et digues).
Dès la mise en place d'une nouvelle couche de déchets, la dégradation aérobie entraîne une production de chaleur importante. Cette zone aérobie se déplace au fur et à mesure du remplissage du casier, alors que le reste du casier une fois tout l'oxygène consommé passe en conditions anaérobies beaucoup moins exothermiques. Ce processus entraîne donc une hétérogénéité qui se traduit par de forts gradients verticaux de température, générant des transferts thermiques par conduction.
Ensuite, un régime stable s'établit. La température devient uniforme dans le casier: 62