Transformations hors sol

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Territoire

Déchet urbain Prétraitement

MO agricole Déchet/MO industriels _Production agricole MO agricole Alimentation animale, engrais minéraux, produits phytosanitaires Flux de matière d’intérêt agronomique Flux de polluant Absorption plante Lixiviation Interaction sol Émission de gaz Ruissellement Parcelle Cons eil, p ilotag e aide à la dé cision Co_m pré hen sio n, dia_gn ost ic, i_nd ica teu_rs Flux entrant

Transformations hors sol

Jean-Marie PAILLAT, Jean-Luc FARINET, Laurent THURIES, Nicolas CONDOM, Denis MONTANGE

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2

Problématique et enjeux

• Difficulté de valorisation des déchets bruts

agricoles, urbains et agro-industriels

• Adapter la qualité des produits transformés

(charge organique et/ou minérale)

• Rechercher des solutions appropriées au

contexte technique, socio-économique et

réglementaire local

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Question - objectifs

Comment la transformation hors sol de matières

organiques ou de déchets permet-elle d’en

faciliter le recyclage ?

1 Étudier les processus de transformations

physiques, chimiques ou biologiques pour en

maîtriser les facteurs de contrôle

2 Caractériser les produits organiques dans les

différentes étapes de ces transformations

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4

Développements

méthodologiques

• Caractérisation des matières organiques

• Caractérisation des supports pour la filtration

• Mesure des émissions gazeuses et des odeurs

• Modélisation des pertes gazeuses vers

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q 1

2

X N

Contrôle population spectrale ACP / graphes / distances P

X N

Acquisition des spectres/ Matrice des données spectrales.

N X q Y k N Développement de calibration / régressions Données de référence qualifiant les échantillons Matrice des données spectrales p p i i 1 1 0+bX +....bX +b X b = Yˆ Validation du modèle / maintenance de la base R é fé re n c e s Prédictions (Davrieux et al., 2005)

Spectrométrie proche infra-rouge (SPIR) : calibration en 4 étapes

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6 Lig 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 SECV=3.51 Lignine 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 SECV=3.51 85 90 95 100 85 90 95 100 SECV=0.97 MO TN 1 2 3 4 5 1 2 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 SECV=0.18 N total S P IR

Application de la SPIR aux analyses MO, N, lignine

Mesures labo Mesures labo Mesures labo

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Lig OM TN SECV SE ref 0,0 0,1 0,2 TN

SE ref (ET valeurs de référence) SECV (ET résiduel, précision)

Participation au comité de normalisation

AFNOR NFU 44051

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Tr 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120 SECV=5.96 Lig/N 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 SECV=2.36 Ce/N 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 SECV=1.94 Ce/N 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 SECV=1.94 S P IR

Mesures labo Mesures labo Mesures labo

Application de la SPIR aux indices de qualité ISB - CBM Tr - C/N

Application de la SPIR au potentiel de minéralisation C

XP U 44-163 à intégrer dans NFU 44051 : cf. thème 1A

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8

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0 2 4 6 8 10 12 14 0 50 100 150 200 250 300 350 Teneur en MS du liquide (kg/T) R a ti o L iq u id e / S o li d e ( k g /k g M S

) Pulpe Paille riz/blé DV Rafles

Courbes d’imprégnation de vinasse de distillerie sur différents supports

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10

Émissions gazeuses et odeurs

Olfactométrie

Détection des gaz (pompe et tubes

colorimétriques Dräger)

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Mesure des AGV et des sulfures émis pendant le stockage des effluents de levurerie

(Farinet et al., 2004) 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 S u lf u re s t o ta u x ( m g /l ) 0 3000 6000 9000 12000 15000 18000 A G V t o ta u x ( m g /l ) 1 4 9 12 15 18 25 36 44 57 72 Jours Effluent complet Fraction lourde Fraction légère

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12 Concentrations en gaz : NH₃, N₂O, CO₂, CH₄, SF₆ Débit d’air : SF₆ Bilan de masses (C, N, P, K)

Emissions

gazeuses

Mesures T, Hr

Émissions gazeuses au compostage : abri tunnel

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T°C Compost Centrale d’acquisition Ordinateur Températures

Concentrations des gaz : N₂O, CO₂, NH₃, CH₄, H₂O Vitesse d’air C e n tr a le d ’a c q u is it io n Air intérieur Température hygrométrie Air extérieur

Émissions gazeuses au compostage : halle expérimentale

Entrée d’air

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14

Modélisation des émissions gazeuses

temps (j) 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10 12 14 É m is s io n ( g N -N H 3 k g -1 N t o ta l h -1 ) 2 0 5 , 0 0           −                     ⋅ + = l x x Ln e k y y 0 20 40 60 0 100 200 300 400 500 600 temps (j) É m is s io n c u m u lé e ( g N -N H 3 k g -1 N t o ta l)

(

bx

)

(

cx

)

e d a e d a y = ⋅ 1− − + ⋅(1− )1− − (Kirchmann et al., 1989, 1991) 8 paramètres : a, b, c, d y₀, x₀, k, l pour H₂O, C-CO₂, N-NH₃

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Prédiction des émissions gazeuses C (%) 0 20 40 60 80 100 N disponible (%) Oxygène -porosité (%) biodegradable Humidité (%) Paille de blé Lisier de porc Fumier de bovin compost

paramètre = f(N disponible, C biodégradable, humidité, porosité)

N total / MS N soluble / MS N soluble / N total N-NH₄+ / N total C total / MS Soluble VS / MS (Hem + Cel VS) / MS MS Humidité Eau/MS MS/eau Porosité air Densité MB Densité MS C/N C sol VS / N soluble Variables explicatives Fumier de volailles

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Applications

• Compostage :

Imprégnation de lisier de porc sur paille de blé (Bretagne) et sur déchets verts (Wallis)

Fumier de bovin (Réunion)

Boues de STEP sur balle de riz et sciure de bois (Thaïlande) Déchets de distillerie (Languedoc-Roussillon)

• Filtration - imprégnation :

Jus de sortie de méthaniseur sur déchets verts

• Lagunage :

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Perspectives

• Base de données SPIR pour les composts

• Détermination de nouveaux indicateurs de qualité

• Validation des équations de prédiction des émissions gazeuses au compostage

• Influence de facteurs externes (T, pluie) sur les émissions gazeuses