Les résultats précédents nous ont permis de conclure que l’andain 1 n’avait pas subi d’élévation suffisante de ses températures en raison des conditions météorologiques extérieures défavorables. Néanmoins, il est important de connaître l’impact des conditions expérimentales dans le but d’obtenir des profils de température caractéristiques d’une étape de fermentation (cf. chapitre 2). Le modèle que nous avons présenté dans ces travaux nous permet d’étudier l’influence de plusieurs paramètres expérimentaux dont :
- le ratio boues/écorces (𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ ) ; - les séquences d’aération ;
- la vitesse d’aération.
Il est important de relever que les opérateurs sur site peuvent modifier uniquement le ratio boues/écorces (ou boues/palettes broyées) et les séquences d’aération. La vitesse d’aération n’est pas réglable sur les ventilateurs et dépend des pertes de charges au sein de l’andain et de la grille d’aération (colmatée ou non).
Nous avons choisi dans ce paragraphe d’étudier l’impact, sur les profils de température au cours de l’étape de fermentation, des trois paramètres que nous venons d’énumérer. L’objectif est ici d’étudier si une modification de la valeur de ces paramètres permet d’améliorer l’élévation des températures au cours de l’étape de fermentation.
2.5.1 Ration boues/écorces (
𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ )Comme indiqué dans le Tableau 55, le ratio boues/écorces (𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ ) a été fixé pour tous les andains à 1 volume de boues pour 4 volumes d’écorces (ou palettes broyées). Or le 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ conseillé et généralement appliqué par les STEU pour le co-compostage de boues est de 1 volume de boues pour 3 volumes d’agent structurant (cf. chapitre 1).
Comme pour l’étude de l’impact des conditions météorologiques, nous avons choisi d’évaluer l’impact du 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ sur les résultats de simulation de l’andain 1 (perche B). Pour cela, nous avons réalisé une simulation numérique en augmentant le 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ de 1/4 à 1/3, toutes les autres données d’entrée conservant les valeurs utilisées au §2.3.1.
Les résultats de simulation correspondant à ces deux valeurs du 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ sont présentés sur la Figure 77. D’après ces résultats, nous pouvons observer que le 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ a un impact significatif sur toutes les températures à partir de 2,5 jours de fermentation (Figure 77). A la fin de l’étape de fermentation,
la température Tbas est de de 51°C pour un 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ égal à 1/3 tandis qu’elle dépassait péniblement 30°C lorsque le 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ est égal à 1/4 (Figure 77). Pour les températures Tmilieu et Thaut, l’augmentation du 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ de 1/4 à 1/3 a permis d’obtenir des températures en fin de fermentation respectivement plus élevées de 10°C et 7°C. Si l’augmentation du 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ permet d’obtenir des températures plus élevées en fin de fermentation, la température d’hygiénisation (égale à 55°C) n’a néanmoins pas été atteinte. Il en résulte qu’une modification du 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ n’est pas suffisante pour atteindre des profils de température classiques d’une fermentation avec hygiénisation.
Figure 77 : impact du 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ lors de l’étape de fermentation de l'andain 1 perche B, (a) résultats de simulation avec 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ = 1 4⁄ , (b) résultats de simulation avec 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝐵 𝐸𝑐⁄ = 1 3⁄
2.5.2 Séquences d’aération
Dans l’objectif d’améliorer l’élévation de température au sein des andains soumis à des conditions météorologiques défavorables (andains 1 à 3, conditions hivernales), nous avons cherché à limiter les pertes thermiques en agissant sur l’aération de l’andain. Les vitesses d’aération n’étant pas réglables sur les ventilateurs qui équipent la plateforme d’Aureilhan, seules les séquences d’arrêt et de fonctionnement des ventilateurs peuvent être modifiées. Par conséquent, nous avons choisi d’étudier
Les séquences d’aération testées sont présentées dans le tableau suivant : temps où l’aération est en
fonctionnement (min)
temps où l’aération est à l’arrêt (min) Séquence 1
(séquence normale de fonctionnement) 30 30
Séquence 2 20 30
Séquence 3 10 50
Séquence 4 10 110
Tableau 74 : les différentes séquences d'aération testées sur l'andain 1 perche B
Les résultats de simulation de l’andain 1 perche B obtenus pour ces quatre séquences d’aération sont présentés sur la Figure 78. Tout d’abord, nous pouvons observer sur la Figure 78 qu’aucune des séquences d’aération testées ne permet de maintenir pendant plusieurs jours des températures supérieures ou égales à la température d’hygiénisation (55°C). La séquence 4 permet d’atteindre globalement les températures les plus élevées en fin de fermentation ; la température Tbas de la séquence 3 est cependant légèrement plus élevée (59°C) que la température Tbas de la séquence 4 (57°C).
La durée de l’étape de fermentation de l’andain 1 est faible (12 jours). On peut penser que les séquences 3 et 4 permettraient d’atteindre la température d’hygiénisation (55°C) si l’étape de fermentation s’effectuait sur une durée plus longue, par exemple 3 semaines. D’après l’évaluation de la durée de l’étape de fermentation présentée dans le Chapitre 2, une durée de 3 semaines semble réalisable sur le site d’Aureilhan, compte tenu de la capacité de la zone de fermentation et de la quantité de boues à traiter. La Figure 79 présente les résultats de simulation (température et fraction massique d’O2) au niveau de la perche B de l’andain 1 avec la séquence d’aération 3 pour une étape de fermentation fixée à 21 jours. D’après ces résultats, nous remarquons qu’une diminution de l’aération (consécutif à un réglage différent des séquences d’aération) permet d’atteindre et de dépasser pendant plusieurs jours la température d’hygiénisation, et cela pour les trois températures Thaut, Tmilieu et Tbas. Néanmoins, comme on peut l’observer sur la Figure 79.b, la diminution de l’aération entraine une limitation en oxygène dans les zones profondes de l’andain. Or, même si les températures ne sont pas impactées par cette limitation, il est admis qu’un manque en oxygène favorise l’émission de composés malodorants préjudiciable pour l’exploitant de cette STEU (nuisance olfactive pour les riverains). Par conséquent, en conditions hivernales défavorables à l’établissement des phases mésophile et thermophile, la diminution de l’aération accompagnée d’une augmentation de la durée de l’étape de fermentation constitue une solution pour garantir l’hygiénisation et la stabilisation du compost. Un réajustement des séquences en augmentant l’aération lorsque les températures sont élevées peut néanmoins être envisagé pour éviter une limitation en oxygène et ainsi augmenter la dégradation de la MO.