Echantillonnage et mesure des odeurs générées dans un centre de compostage

(1)

Novembre 2006

CEMAGREF, Novembre 2006

Le nez électronique

et

(2)

1 – Préambule

Préambule traitement présentation pollution terrain laboratoire Conclusions 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18-19-20-21 -détection de variations -enregistrement et archivage -info en temps réel, …

÷ techniques sensorielles

«Objectivité »

Pas de présence humaine Mesure continue (nuit) :

÷ techniques chimiques

Mesure globale

Composition chimique  Odeur

Mesure continue ( analyseurs traditionnels)

Unicité de la mesure (intégrative) Surveillance continue

Moins onéreux Simplicité

Mesure non invasive

Pour client

traçabilité

Méthode unique et rapide pour

détecter des évènements de « stress » Asservissement et prévention

Pour gestionnaire

÷ techniques classiques (T, O₂, pH, Hr, redox) nez électronique pour l’application « compost »

pollution olfactive procédé et qualité du compost

procédé

Champ d’application Études Nos nez électroniques

(3)

1 – Préambule

Notre « philosophie »

Développer l’instrument « nez électronique » en fonction de l’application

Environnement Odeurs Mesure Instrumentation Expérimentation Traitement adaptation nez électronique Préambule traitement présentation pollution

Nos nez électroniques _Conclusions

procédé

Champ d’application Études

terrain laboratoire

(4)

2 – Nez électroniques

L

a

b

o

r

a

t

o

i

r

e

 Modulable  Conditions proches de celles du terrain  Diluteur de gaz Préambule traitement présentation pollution

Nos nez électroniques _Conclusions

procédé

terrain

laboratoire

(5)

2 – Nez électroniques

« valisette »

« PC »

« industriel »

T

e

r

a

i

n

Préambule traitement présentation pollution

procédé

terrain

laboratoire

(6)

2 – Nez électroniques

T

e

r

a

i

n

« antenne »

« portable »

Préambule traitement présentation pollution

procédé

terrain

laboratoire

(7)

3 – Champ d’étude

- centre de traitement de déchets ménagers et de déchets verts par compostage, - centre d'enfouissement technique de classe 2 (CET),

- station d’épuration fermée,

- hall de tri et de conditionnement des déchets (textile, papier et bouteilles) Préambule

traitement

présentation pollution

procédé

Champ d’application Études

terrain laboratoire

(8)

3 – Champ d’étude

- 1600 T/mois déchets ménagers non triés

- 800 T/mois fraction organique de déchets ménagers (triés par le particulier)

- 1600 T/mois déchets verts

8 semaines dans le hall Par retournement :

andain : hauteur 2,5 m, largeur 1,5 m longeur du hall : 150 m

Par aération forcée :

dalle carrée de 25 m de côté

Préambule

traitement

procédé

Champ d’application Études

terrain laboratoire

(9)

4 – Études « compost »

Exemple de surveillance continue

Préambule

traitement

procédé

Champ d’application Études

terrain laboratoire

(10)

4 – Études « compost »

Exemple de surveillance continue Préalables

Pas de standards « odeur de compost » 1. échantillons réels 2. concentration « odeur » : uo_E/m³ olfactométrie Préambule traitement présentation pollution

procédé

terrain laboratoire

(11)

4 – Études « compost »

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 9:36 9:46 9:56 10:06 10:16 10:26 10:36 10:46 10:56 11:06 11:16 11:26 11:36 Temps Conductance capteurs coups de vent 9:40 - 10:26

ambiance, odeur de compost

10:26 - 10:30 sac "air amont"

ambiance 10:41 - 10:47

prise d'air contre un tas de compost en déplacement

ambiance

11:12-11:18 sac "air amont" ambiance 11:25 - 11:40 déplacement d'un andain 10:49 - 10:52 gaz d'échappement 11:01 - 11:12 déplacement d'un andain 10:54 - 10:58 contre un autre tas

de compost

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(12)

4 – Études

«

compost

» 1 201 401 601 801 1001 1201 1401 1601 1801 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Conductance du TGS 822, G(kS)

Concentration odeur (uo

E

/m³)

Concentration = 1+9352 *(G-G0)

r² = 0.88

avec G0 = 0.0219

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(13)

4 – Études

«

compost

»

Dispersion des données d’un même groupe « source »

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 Facteur 1 (85,6%) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 F a c teur 2 ( 10, 5% ) air

odeur de compost dans le hall de compostage

Spécificité

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(14)

4 – Études

«

compost

»

Exemple d’étude du procédé

suivi du procédé par un nez électronique?

relation avec la composition chimique des émissions

GC-MS E-nose T° Hr

émissions d’un même andain durée : deux mois

mesures ponctuelles

(au moins 1 mesure par semaine)

chambre d’émission

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(15)

4 – Études

«

compost

»

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(16)

4 – Études

«

compost

» 0 10 20 30 40 50 60 0 20 40 60 80 age (days) Propo rtion (%) alcohol aldehyde terpene 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 age (days) Pro port ion (%) sulfur compound (DMDS) ester aromatic hydrocarbon aliphatic hydrocarbon 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 20 40 60 80 age (days) P ropor tion Ke ton e (%) -1 0 1 2 3 4 5 6 P ropor tion Fu ran (%) ketone furan End of composting 0 1 2 3 4 5 6 7 0 20 40 60 80 age (days) Propo rt ion ( % ) 0 1 2 3 4 5 6 7 am mo nn ia (pp m v ) nitrogen compounds carboxylic acids chlorinated compounds ammonia Day 17 : stress No turning since 5 days composition chimique des émissions / procédé?

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(17)

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4 – Études

«

compost

» TGS880 TGS822 TGS2610 TGS842 CAP01 CAP02 CAP25 NH3 Sulfur Nitrogen Alcohol Aldehyde Ketones Ester Acid Furan Dioxan Ether Terpene Chlorinated Aromatic Aliphatic Factor 1 (39 % of variance) Factor 2 (20 % of variance)

composition chimique des émissions / réponse nez électronique? composition chimique des émissions / procédé?

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(18)

4 – Études

«

compost

» -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Root value 1 hour Day 11 Day 13 Day 17 Day 19 Day 21 Day 27 Day 33 Day 39 Day 46 Day 54 Day 68 Stress detected Racine  Azotés Acides peu d’O₂ Préambule traitement présentation pollution

procédé

terrain laboratoire

(19)

4 – Études « compost »

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 Root value 1 hour Day 11 Day 13 Day 17 Day 19 Day 21 Day 27 Day 33 Day 39 Day 46 Day 54 Day 68 End of composting Racine  Cétones Furanes Évolution de la dégradation

Suivi simultané (avec un seul instrument) de plusieurs caractéristiques

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(20)

5 – Conclusions

‘Nez électronique’

Sensibilité aux substances chimiques odorantes et non odorantes Limite de détection supérieure à celle du nez humain

Apprentissage (étalonnage) indispensable Réactions chimiques : variables d’influence Nombreuses potentialités pour la mesure des odeurs

Surveillance en temps réel de la pollution olfactive

Préambule

traitement

Nos nez électroniques _Conclusions

procédé

terrain laboratoire

(21)

5 – Conclusions

 Contrôle de procédés générateurs d’odeurs ou d’émissions gazeuses complexes  Information : autorités, riverains, exploitant

Temps réel + Archivage des données FIDO

 Vérification de l’efficacité de nouveaux procédés  Aide à l’application de la législation :

ex « objectivation » des plaintes, surveillance continue d’émissions variables

 Asservissement d’un système de traitement ou d’échantillonage

 Estimation en temps de réel de l’immission dans le voisinage

Applications

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(22)

5 – Conclusions

Poursuivre l’étude du procédé (+olfactomètrie, plusieurs andains, mesure continue, …) Appliquer le « FIDO » à d’autres centres de compostage

Evaluer les performances du nez électronique dans le milieu récepteur Tester de nouvelles techniques de traitement de données

Développer de nouveaux instruments (type « sonde »)

Perspectives de recherche

(pour application compost)

Dédier la technologie à d’autres finalités (ex : prévention) …

Préambule

traitement

procédé

terrain laboratoire

(23)

Merci pour votre attention

Anne-Claude Romain

063/23.08.59

acromain@ulg.ac.be

Equipe « surveillance de l’environnement » : Unité odeur Département Sciences et Gestion de l’environnement