TRAITEMENT POUR LA VALORISATION I • LE COMPOSTAGE
Compostage Introduction
La société génère des déchets organiques constituant le premier composant des déchets municipaux. Mis en décharge, ils dégagent du méthane, nocif quand il n'est pas capté ou valorisé. Incinérés, ils ont un faible pouvoir calorifique et représentent des volumes importants. Ces deux techniques représentent respectivement 50 % et 35 % des tonnages d'élimination des ordures ménagères. Une autre voie existe, plus écologique et plus
valorisante : le traitement biologique, compostage ou méthanisation Les divers procédés de valorisation organique des déchets ne représentent actuellement que 7 % des tonnages traités, mais ces proportions sont amenées à augmenter très vite. La loi de 1992 stipule qu'à partir de juillet 2002 ne pourra plus être acceptée en décharge que des déchets ultimes Les années à venir verront donc la montée en puissance du compostage des bio-déchets
• Composter, est-ce vraiment utile ? Sans hésitation, la réponse est oui :
• parce que le compostage permet de limiter la quantité d’ordures
ménagères que vous devrez faire enlever par la collectivité. Le recours à l’incinération, à la mise en décharge et au transport des déchets est ainsi réduit ;
• parce que le compostage permet de produire un amendement de qualité pour votre terre. Il renforce le stock d’humus dans le sol et améliore sa fertilité. Résultat : il favorise la vie du sol.
Le compostage est un procédé ancien, que l'on retrouve aujourd'hui car il répond à plusieurs préoccupations :
C’est un geste écologique :
• Il permet de réduire le volume des ordures ménagères enlevées collectivement. Moins de transport, moins d'espace occupé par les
décharges ou moins d'incinération : c'est toujours ça de mieux pour notre pauvre planète...
• L'amendement produit est de qualité; votre jardin vous le rendra ! Il favorise la vie du sol, améliore sa fertilité et sa teneur en humus.
• C'est économique ! Vous limiterez quelques peu vos achats d'engrais et d'amendements organiques.
Fabriquer du compost à partir de divers déchets végétaux.
Qu'appelle-t-on déchets organiques ?
On définit les déchets organiques comme l'ensemble des résidus ou sous- produits organiques engendrés par l'agriculture, les industries agro- alimentaires ou les collectivités répondant à la définition "déchet" : " tout résidu d'un processus de production, de transformation ou d'utilisation, toute substance, matériau ou produit, ou plus généralement tout bien, meuble abandonné ou que son détenteur destine à l'abandon ".
Les différentes sources des déchets organiques
- la fraction fermentescible des déchets ménagers ou collectifs (reste de repas, épluchures, invendus de grandes surfaces, reste de restauration collective, etc.) ; - les boues de stations d'épuration biologique ; - les déchets verts (tonte de pelouses, haies de jardin, feuilles mortes, etc.) ; - les papiers et cartons ; - les déchets des IAA (industries agro-alimentaires), d'abattoirs, de poissons ; - les savons, corps gras, lubrifiants ; - les effluents d'élevage ;
Le compostage est un procédé biologique aérobie de dégradation et de valorisation de matière organique en un produit stabilisé et hygiénisé disposant des caractéristiques d’un terreau enrichi en composés humiques Le compostage est un traitement biologique de déchets organiques
permettant de poursuivre un ou plusieurs des objectifs suivants :
s ou nuisances associées à son évolution biologique ;
Réduction de la masse du déchet ;
Production d’un compost valorisable comme amendement organique des sols.
Il existe de nombreuses définitions du compostage dans la littérature mais une définition très générale pourrait être : le compostage est un procédé biologique aérobie de dégradation et de transformation de la matière
organique, permettant d'obtenir un produit valorisable à partir d'un déchet.
De façon plus précise, le compostage est défini selon Francou (2003) comme : « un processus contrôlé de dégradation des constituants organiques d’origine végétale et animale, par une succession de
communautés microbiennes évoluant en conditions aérobies, entraînant une montée en température, et conduisant à l’élaboration d’une matière organique humifiée et stabilisée. Le produit ainsi obtenu est appelé compost. »
Mécanisme de biodégradation
1. Fermentation aérobie
Elle est réalisée par une succession de consortiums microbiologiques qui s’accumulent en fonction de la température du taux de composés
organiques fermentescibles.
2. La Maturation
La phase de maturation devient prédominante sur la phase de fermentation aérobie suite à l’épuisement du milieu molécules simples.
PHASE DE DÉCOMPOSITION a. Phase mésophile
Le processus de digestion commence dès que nous rassemblons les
matières organiques. Les micro-organismes entrent en action, ils utilisent des enzymes qui détruisent d'abord les parois cellulaires des tissus tendres.
Quand les parois cellulaires sont percées, le contenu de la cellule coule, et il reste une structure molle. C'est ce que l'on peut appeler "pourrir". Dans cette phase, les bactéries sont à l'œuvre. Les éventuels effets négatifs du
pourrissement tels que l'odeur d'acidité sont réduits à néant par la
présence de matériaux structurés et par une aération régulière assurée par le brassage des matières.
C’est la phase initiale de compostage. Les matières premières sont envahies par les micro-organismes mésophiles indigènes (bactéries et champignons essentiellement) ; leur activité engendre une monté en température (de 10- 15°c à 30-40°c) un dégagement important de CO2 (d’où la diminution du rapport C/N) ainsi qu’une acidification. La dégradation de la cellulose
durant cette phase est responsable de plus de 75% de la perte de poids sec b. Phase thermophile
Elle est atteinte au centre du tas, à des températures élevées (de l’ordre de 60 à 70°c) pour les composts agricoles, auxquelles ne résistent que des microorganismes thermotolérants ou thermophiles (arrêt de l’activité des champignons développement des actinomycètes et des bactéries
thermophiles). Les pertes en azote, minéralisé sous forme ammoniacale (NH4+) qui peut être volatilisé sous forme d’ammoniac (NH3) dans
certaines conditions, ainsi que l’évaporation d’eau, sont plus importantes au cours de cette phase. La libération de CO2 peut entraîner, à la fin des phases thermophiles, jusqu’à 50% de perte en poids sec. Les hautes températures caractérisant la phase thermophile ne concernent que le centre du tas
Figure 2 : Exemple d’une coupe d’un andain en phase thermophile, montrant l’hétérogénéité des températures (Gobat et al., 1998).
Les matières présentes en bordure du tas doivent être reprises par un ou deux retournements. Après un retournement on observe la succession des 3 phases (mésophile, thermophile, de refroidissement) (ITAB, 2001d); les températures atteintes en phase thermophile sont cependant de moins en moins élevées au fur et à mesure des retournements. Cette technique permet de s’assurer que tous les éléments du tas subissent les différentes phases de compostage afin que le produit final soit homogène et
entièrement assaini.
c. Phase de refroidissement
C’est la phase intermédiaire entre la phase thermophile et la phase de maturation. Elle prend fin avec le retour à la température ambiante. Le milieu est colonisé de nouveau par des micro-organismes mésophiles. Ils dégradent les polymères restés intacts en phase thermophile et incorporent l’azote dans des molécules complexes.
d. PHASE DE MATURATION
Cette phase présente peu d’activités micro biologiques (recolonisation par des champignons) mais est adaptée à la colonisation par la macro-faune, en particulier les lombrics lorsque ceux-ci sont présents dans l’environnement du tas. Les matières organiques sont stabilisées et humifiées par rapport aux matières premières mises à composter. Les trois premières phases sont relativement rapides par rapport à la phase de maturation. Leur durée ainsi que l’amplitude des variations dépendent cependant des matériaux de départ et des conditions techniques dans lesquelles s’effectue le
compostage.
Les dates des retournements ne peuvent donc être fixées selon un
calendrier précis, mais sont déterminées par la baisse de la température. La phase de maturation se prolonge a priori jusqu'à l’épandage du compost.
Il est impossible de définir une période de maturation puisque celle-ci dépend de la composition des matières premières. Il est cependant possible de distinguer les composts des déchets ligno-cellulosiques (les fumiers) qui peuvent être utilisés au bout de 6 semaines(la phase de maturation est alors très courte, voire inexistante), des composts de déchets ligneux (les déchets verts par exemple) qui ne sont utilisés en général qu’au bout de 6 mois.
Ils grignotent les bouts de bois devenus tendres ou aspirent la substance des cellules, Le matériau est réduit en petites particules qui continuent leur décomposition dans le tube digestif et ensuite lors de la colonisation des excréments par les micro-organismes.
Le matériau perd donc tout à fait son aspect d'origine. Alors que dans la première étape (avant la phase de maturation), les feuilles étaient brunes et douces et restaient reconnaissables, une fois que les vers (pour les parties
tendres) ou les collemboles (pour les parties plus dures) s'y mettent, on ne trouve plus que des "miettes".
Ces particules ont une surface totale mille fois plus développée que la surface originelle de la feuille. Sur cette énorme surface, d'autres micro- organismes se mettent au travail.
La transformation finale de la matière organique en éléments nourriciers, eau et oxygène est appelée "minéralisation". Les substances minérales formées sont les nutriments pour la plante. Au fur et à mesure de la décomposition des matières organiques, l'humus se forme.
Les Facteurs influençant le compostage aérobie 1. L’aération
Le compostage aérobie nécessite d’importantes quantités d’oxygène, tout particulièrement lors du stade initial. L’aération est la source d’oxygène, et se trouve être ainsi un facteur indispensable pour le compostage aérobie.
Quand l’approvisionnement en oxygène n’est pas suffisant, la croissance des micro-organismes aérobies se trouve limitée, ce qui ralentit la
décomposition.
De plus, l’aération permet de diminuer l’excès de chaleur et d’éliminer la vapeur d’eau et les autres gaz piégés dans le tas. L’évacuation de la chaleur est particulièrement importante dans les climats chauds, compte tenu des risques plus élevés de surchauffe et d’incendie. Par conséquent, une bonne aération est indispensable pour un compostage efficace. Celle-ci pourra être atteinte si la qualité physique des matériaux (taille des particules et teneur en eau), la taille du tas et la ventilation sont contrôlées et si le mélange est fréquemment retourné.
2. L’humidité
L’humidité est nécessaire pour assurer l’activité métabolique des micro- organismes.
Le compost devrait avoir une teneur en eau de 40 à 65 pour cent. Si le tas est trop sec, le processus de compostage est plus lent, alors qu’au-dessus de 65 pour cent d’humidité, des conditions anaérobies se rencontrent. En pratique, il est conseillé de commencer le tas avec une teneur en eau de 50 à 60 pour cent, pour atteindre à la fin du processus, une humidité de 30 pour cent.
En règle générale, l’humidité des déchets à composter doit être ajustée à une valeur comprise entre 50 et 70 % selon la nature des déchets.
L’évolution de l’humidité au cours du processus est variable (Inbar et al., 1988). Elle peut augmenter suite à la production d’eau liée aux réactions d’oxydation de la matière organique :
Matière organique + O2 ---> CO2 + H2O
Elle peut diminue suite au dessèchement associé aux températures atteintes lors de la phase de stabilisation, et suite à l’évaporation par aération forcée ou par retournement.
3. La température
Le processus de compostage met en œuvre deux gammes de température:
mésophile et thermophile. Alors que la température idéale pour la phase initiale de compostage est de 20 à 45°C, par la suite, les organismes
thermophiles ayant pris le contrôle des étapes ultérieures, une température située entre 50 et 70°C est idéale. Les températures élevées caractérisent les processus de compostage aérobie et sont les indicateurs d’une activité microbienne importante.
Les pathogènes sont en général détruits à 55°C et plus, alors que le point critique d’élimination des graines d’adventices est de 62°C. Le
retournement et l’aération peuvent être utilisés pour réguler la température.
4. AUTRES pH
Bien que l’effet tampon naturel du compostage permette l’utilisation de substances dans une large gamme de pH, celui-ci ne devrait pas être supérieur à 8. A des pH plus élevés, une plus grande quantité d’ammoniac est générée et risque d’être perdue dans l’atmosphère.
Éléments nutritifs
Les micro-organismes ont besoin de C, N, phosphore (P) et potassium (K) comme éléments nutritifs principaux. Le rapport C/N est un facteur
particulièrement important.
Le rapport optimal C/N se situe entre 25 et 30 bien que des rapports situés entre 20 et 40 soient aussi acceptables. Quand le C/N est supérieur à 40, la croissance des micro-organismes est limitée, et implique une durée de compostage plus longue.
Un rapport C/N inférieur à 20 entraîne une sous-utilisation de l’azote et le surplus d’azote pourra alors être perdu dans l’atmosphère sous forme d’ammoniac ou d’oxyde nitreux, et l’odeur pourra devenir un problème. Le rapport final C/N devrait se situer entre 10/1 et 15/1.
De façon générale, un manque d’azote implique un processus de
compostage lent et un excès d’azote ou un défaut de carbone entraînent des pertes importantes en azote. Pour les fumiers à composter, l’optimum se situe pour un C/N de 25 à 35 (Godden, 1995). Un C/N trop bas du matériel de départ à composter traduit souvent un rapport litière/déjection trop faible, ce qui accroît fortement le risque de perdre de l’azote.
Ainsi le rapport C/N idéal de départ doit être de 30 à 35, il va diminuer pour arriver en fin du processus de compostage à se stabiliser vers 10 ( entre 15 et 8).
La transformation des matières organiques se fait naturellement. Mais pour produire un bon compost, il est nécessaire de respecter trois règles simples :
• mélanger les différentes catégories de déchets ;
• aérer les matières ;
• surveiller l’humidité.
1. Tous les déchets organiques à différents degrés sont compostables :
• Les déchets de cuisine : épluchures, coquilles d'œufs, marc de café, filtres en papier, pain, laitages, croûtes de fromages, fanes de légumes, fruits et légumes abîmés, etc. ;
• Les déchets de jardin : tontes de gazon, feuilles, fleurs fanées, mauvaises herbes, etc. ;
• Les déchets de maison : mouchoirs en papier et essuie-tout, cendres de bois, sciures et copeaux, papier journal, cartons salis (mais non souillés par des produits polluants), plantes d'intérieur, etc. ;
2. Quelques déchets se dégradent plus difficilement et demandent quelques précautions :
• Les déchets très ligneux ou durs : tailles, branches, os, noyaux, coquilles, trognons de chou, etc.) qu'il vaut mieux broyer avant ;
• Les graines de certaines plantes (tomates, potirons et quelques
"mauvaises" herbes) qui se maintiennent en vie lors du compostage et qui
• La viande peut tout à fait être compostée si on la place hors d'atteinte des animaux et qu'on l'intègre en petits morceaux au centre du tas.
• Les coquillages et les coquilles d'œufs ne se décomposent pas. Mais leur usure apporte des éléments minéraux tandis que leur structure facilite l'aération.
• Plastique et tissus synthétiques,
• verre et métaux ne se dégradent pas.
• Il faut absolument les écarter pour obtenir un compost de qualité.
• On évitera aussi le contenu des sacs d'aspirateur, les poussières étant principalement d'origine synthétique ;
• les bois de menuiseries et de charpente, car presque toujours traités chimiquement, vernis ou peints ;
• la litière pour chat et les couches-culottes qui ne sont pas entièrement biodégradables.
D'une façon générale, aucun produit chimique, huile de vidange, etc.
ne doit être mélangé au compost.
Alors que dans les régions tempérées il faut deux à trois ans pour obtenir un bon terreau (compost très décomposé) de feuilles, quelques semaines suffisent, en conditions tropicales, pour transformer en compost les déchets végétaux. (MESSIAEN, 1997).
La fermentation des composts en conditions tropicales comporte une microflore thermophiles peu différente de celle des milieux tempérés : thermo actinomycètes (moisissures grises, Bacillus ssp ) et champignons thermophiles (Aspergillus fumigatus) (MESSIAEN, 1997). Le processus de production du compost comporte des phases que l'on peut regrouper en les étapes suivantes :
1 · Collecte des matières à composter : pailles, sons de riz, fumier, broussaille, déchets ménagers...
2 · Homogénéisation ou préparation physique : on fait des tris pour retirer du lot des matières peu ou non dégradables (morceau de tige, plastiques ...)
3 · Mise en tas : on malaxe le tout après une bonne imbibition d'eau et on forme le tas. On pourra y ajouter des matières activatrices minéraux (calcium, phosphore) ou organiques (culture de bactéries),
Types de compostage
1. Le compostage à froid : consiste à accumuler petit à petit toutes sortes de déchets ménagers en couches peu épaisses dans une fosse.
2. Le compostage à chaud Le compostage à chaud ne diffère pas de celui à froid que du volume de la matière à composter et du réchauffement du tas mis sur pied.
1. Compostage en andains A. Andains retournés
Le compostage en andains consiste à placer un mélange de matières premières dans de longs tas étroits appelés andains (Figure 4) remués ou tournés de façon régulière. Ces andains sont aérés essentiellement par un mouvement passif ou naturel de l’air (convection et diffusion gazeuse). Le taux d’échange avec l’air dépend de la porosité de l’andain. Ainsi, la taille de l’andain qui peut être effectivement aéré de cette manière est déterminée par sa porosité. Un andain composé de feuilles peut être bien plus grand qu’un andain humide contenant du fumier.
B. Andains aérés passivement
Avec la méthode des andains aérés passivement, de l’air est fourni aux composts par des tuyaux perforés, enfoncés dans l’andain, qui élimine la nécessité du retournement. Les extrémités des tuyaux sont ouvertes et l’air circule ainsi dans les tuyaux et à travers l’andain en raison de l’effet de tirage créé par les gaz chauds qui s’élèvent hors de l’andain. Comme les matières premières ne sont pas retournées quand les andains sont achevés, celles-ci doivent être parfaitement mélangées préalablement à leur mise en andain. Il est crucial d’éviter le compactage des matières lors de la
préparation des andains.
C. Tas statique aéré
La méthode du tas statique aéré utilise le système d’aération par tuyau mais est plus avancée, car elle utilise un ventilateur pour fournir de l’air au
compost (Figure 5). Le ventilateur offre un contrôle direct du processus et permet de travailler avec des tas plus importants, sans retournement après le début du compostage. L’air est aspiré ou soufflé à travers le tas. Le tas n’étant pas retourné par la suite, la sélection et le mélange initial des
matières premières sont cruciaux afin d’éviter une mauvaise répartition de l’air et un compostage irrégulier. Le mélange a également besoin d’une bonne structure afin de conserver sa porosité tout au long de la période de compostage. Pour le compostage statique en tas, l’air peut être fourni de deux façons: un système d’aspiration avec l’air aspiré à travers le tas ou un système de soufflage grâce au ventilateur injectant de l’air dans le tas.
2. Compostage en récipients clos
Le compostage en récipient fait référence à un ensemble de méthodes qui confinent les matières à composter dans un bâtiment, un container ou un récipient. Ces méthodes sont basées sur l’aération forcée et des techniques de retournement mécanique qui visent à accélérer le processus de
compostage. De nombreuses méthodes combinent les techniques des
andains et des tas aérés dans le but de surmonter les faiblesses et exploiter les avantages de chaque méthode.
A. Compostage en casier
Le compostage en casier est peut-être la méthode de compostage en
récipient la plus simple. Les matières sont contenues par des murs avec le plus souvent un toit (Figure 6). Les bâtiments ou les silos permettent de stocker des quantités plus importantes de matériaux et d’utiliser l’espace au
permettent aussi d’éliminer les problèmes climatiques, de maîtriser les odeurs et d’offrir un meilleur contrôle de la température. Les méthodes de compostage en casier fonctionnent de la même façon que la méthode du tas statique aéré. Elles comprennent des procédés d’aération forcée à la base du casier et un petit nombre, voire aucun retournement des matériaux.
B. Lits rectangulaires remués
Le système de lit remué est une combinaison des méthodes d’aération contrôlée et de retournement périodique. Le compostage a lieu entre des murs qui forment de longs et étroits couloirs appelés lits (Figure). Un rail ou une saignée en haut de chaque mur supporte et guide la machine retournant le compost. Un chargeur place les matières premières à
l’extrémité frontale du lit. Au fur et à mesure que la machine avance sur les rails, le compost est retourné et reposé à l’arrière.
C. Silos
Une autre technique de compostage fait intervenir un récipient clos
ressemblant à un silo à déchargement par le bas. Le système d’aération à la base du silo souffle de l’air à travers les matières à composter. L’air évacué peut être recueilli au sommet du silo de façon à en traiter les odeurs.
Cependant, l’empilement présente des problèmes au niveau de la
compaction, du contrôle de la température et de la circulation de l’air. Les matières n’étant que très peu mélangées dans le silo, celles-ci doivent l’être préalablement à leur chargement dans le silo.
P, K, Ca et Mg. Le passage à travers les vers de terre favorise la croissance des bactéries et notamment des actinomycètes dont la teneur dans les déjections de vers de terre est six fois supérieure à celle du sol d’origine (FAO, 2005).
3. Vermicompostage
Le terme vermicompostage (ou lombricompostage) se réfère à l’utilisation de vers pour composter les résidus organiques (Figure). Les vers peuvent consommer pratiquement tous les types de matière organique et peuvent absorber l’équivalent de leur propre poids par jour. Les turricules
(excréments) des vers sont riches en nitrates, et en formes disponibles de
• LE COMPOSTAGE Assure :
iques,
(odeurs et pertes d'azote),
qui pourraient s'y retrouver,
qualités physiques du sol et par-là favorise l'absorption et la rétention de l'eau tout en réduisant l’érosion (éolienne et hydrique),
e qui accroît les échanges nutritionnels entre les plantes et le sol tout en réduisant les risques
d'attaques pathologiques des microorganismes. Le compostage, dans la perspective de recyclage des déchets, permet :
te des polluants organiques par biodégradation,
perdus sans ce recyclage,
Gestion durable des déchets en milieu urbain
II. Recyclage du verre
Introduction
Le verre est un matériau qui a un cycle de vie pouvant être infini. Recycler le verre est l’un des gestes écologiques les plus simples et efficaces que l’on
puisse faire. Pourquoi et comment recycler le verre ?
Pourquoi recycler le verre ?
Si les emballages sont indispensables à la protection de la nourriture et des boissons, ceux en verre assurent une bonne conservation, une livraison sûre et une présentation attrayante pour un vaste éventail de produits de consommation, fourni aux marchés européens et mondiaux. Que ce soit pour les boissons, la nourriture, les cosmétiques, les parfums ou les produits pharmaceutiques…
Le verre recyclable à 100 % et à l’infini, est inerte et préserve le goût originel des produits qu’il contient : c’est un produit idéal.
Le processus de recyclage du verre
Le particulier assure le premier tri du verre, puis les collectivités locales ou les mairies assurent la collecte :
Elles portent le verre vers un centre de tri où sont réalisés :
un premier tri mécanique (à la main) : enlève les éléments mécaniques (capsules, par exemple),
un deuxième tri par infrarouge : détecte les éléments non recyclables, comme la céramique,
un autre tri par souffleur : enlève les étiquettes et les bouchons.
Attention ! Ce tri doit être effectué de manière rigoureuse, car une erreur de traitement risquerait d'endommager le four et de rendre les nouvelles bouteilles plus fragiles.
Ensuite, on effectue les opérations suivantes :
broyage et fusion au calcin,
création de verre neuf coloré.
Figure 1 processus de recyclage du verre
Recyclage du verre : nature et économies
Le recyclage du verre nécessite un effort de la part des citoyens : 1 tonne de verre = 2 138 nouvelles bouteilles de 75 cl. Cet effort est largement
récompensé par :
les économies en ressources naturelles : sable et calcaire,
les économies en eau,
les économies d'énergie,
la limitation des rejets de CO2,
la création d'emplois.
Lors de son recyclage, le verre est brûlé dans un four avec du calcin.
Le calcin limite les émissions de dioxyde de carbone (CO2)
À ne pas recycler :
Toute la vaisselle culinaire « en verre » (vaisselles et plats
transparents), qui est en vérité une céramique transparente fondant à une température bien plus élevée.
Pas de verres spéciaux, tels que les verres armés, les vitres cassées, les pare-brise, les écrans de télévision, les ampoules et néons
d’éclairage, les lampes, le cristal, le verre opaline, les miroirs brisés, le verre non transparent et coloré, la vitrocéramique, les plateaux de micro-ondes…
Pas de porcelaine, faïence, grès, carrelage, terre, pierres, graviers, ciment, bois, métaux…
