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Le fonctionnement d'une installation de stockage de déchetsdéchets non dangereux (ISDND) peut être assimilé à celui d'un réacteur bio-physico-chimique. Les phénomènes qui s'y opèrent naturellement conduisent à la formation de lixiviatslixiviats et de biogazbiogaz qui portent l'essentiel de la charge potentiellement polluante de ces centres. Alors, pour limiter leur impact sur l'environnement, leurs opérateurs font appel tant à des technologies rustiques et robustes qu'à des technologies innovantes.
En France, ce sont des camions dédiés qui acheminent les déchets non dangereux -- un ensemble de matériaux hétérogène -- vers les centres de stockage. Ces déchets sont ensuite déchargés dans des casiers où ils sont compactés afin, essentiellement, d'en limiter le volume. Chaque casier peut être divisé en plusieurs alvéoles. Mais tous les casiers doivent être hydrauliquement indépendants -- pour une collecte distincte des lixiviats -- et étanches.
Un casier en exploitation doit rester ouvert un minimum de temps, entre un et deux ans, afin de minimiser les impacts sur l’environnement. Certains opérateurs font appel à une technique permettant de recouvrir ces casiers surface par surface, au quotidien, pour limiter les impacts sur l'environnement. © EODD Ingénieurs Conseils
Assurer un confinement efficace
Pour ce faire, les concepteurs de casiers font appel à une série de premières barrières dites « actives ». Les parois (fonds et flancs) des casiers sont recouvertes d'une géomembranegéomembrane en polyéthylène haute densité (PEHD) totalement étanche. Cette géomembrane est elle-même protégée contre les déchirures, en sous-face et en surface, par des géotextiles anti-poinçonnants. Dans le fond, une couche de graviers épaisse de 50 centimètres permet de drainer les lixiviats -- nous en reparlerons plus loin -- vers un bassin de stockage approprié.
S'ajoutent à cela des barrières dites « passives », sur lesquelles reposent les casiers. La réglementation européenne impose ainsi la présence d'une couche d'argileargile d'une épaisseur d'un mètre et dont la perméabilité est inférieure à 1.10-9 mètre par seconde. « Si la barrière active devait se montrer défaillante, il ne faudrait pas moins d'une trentaine d'années à un liquide pollué pour traverser une seule couche d'un mètre à 1.10-9 mètre par seconde », précise Guillaume Lacour, directeur métier stockage et valorisation des déchets chez EODD Ingénieurs Conseils. En outre, la réglementation française exige que soit présente sous ce mètre, une couche d'une épaisseur d'au moins 5 mètres d'un matériau dont la perméabilité ne dépasse pas 1.10-6 mètre par seconde. Lorsque de telles conditions géologiques ne sont pas rencontrées de manière naturelle, des techniques de renforcement et de traitement des sols sont mises en œuvre.
Le traitement des lixiviats
Revenons-en désormais aux lixiviats. Car ce sont eux, notamment, que les couches d'imperméabilité visent à retenir. Ceux que l'on appelait autrefois « les jus de décharge ». Ils se forment au contact de l'eau de pluie qui percole au sein des déchets et se charge en éléments polluants, les rendant impropres à un rejet en l'état dans le milieu naturel. Ils doivent ainsi être collectés (écoulement gravitaire ou pompage) puis traités de manière spécifique.
Selon leur composition ou leur quantité notamment, les lixiviats peuvent être amenés à subir un ou plusieurs traitements biologiques, chimiques, membranaires ou encore par concentration. La technique dite « de nanofiltration de l'osmoseosmose inverse » permet de filtrer les lixiviats par une série de membranes extrêmement fines. En sortie : une eau épurée à 98 %. L'évapo-concentration -- qui consiste à évaporer les lixiviats pour en séparer les constituants -- est également une technique intéressante puisqu'elle profite de la chaleurchaleur qui peut être produite par valorisation des biogaz issus de ces mêmes déchets.
En 2012, les lixiviats collectés et traités représentaient plus de 2 millions de mètres cubes, soit environ deux fois plus que quinze ans plus tôt (chiffres Ademe). © EODD Ingénieurs Conseils
Aujourd'hui, la meilleure technique d'exploitation des ISDND est sans doute celle du bioréacteur. Son principe : procéder à la recirculation des lixiviats collectés en fond de casier dans le massif de déchets, tout en exploitant des casiers sur des duréesdurées inférieures à deux ans. Ces casiers, une fois comblés, sont couverts de façon totalement étanche, de sorte que le biogaz produit peut être intégralement collecté pour sa valorisation. La recirculation des lixiviats dans les déchets permet d'accélérer la biodégradation des déchets et donc de maximiser la production de biogaz valorisable.
La valorisation du biogaz
Car avec les lixiviats, le biogaz est l'autre effluent généré naturellement par le stockage des déchets, par la décomposition des biodéchets, plus exactement. On parle de méthanisation, car ce gazgaz saturé en eau est essentiellement composé de méthane (CH4), mais aussi d'un peu de gaz carboniquegaz carbonique (CO2), deux puissants gaz à effet de serre. En outre, le biogaz comprend des gaz à l'état de traces mais porteurs de nuisancesnuisances olfactives (mercaptans, hydrogène sulfuréhydrogène sulfuré). Ainsi, la loi impose aux exploitants de collecter ce biogaz par le biais de puits verticaux ou de drainsdrains horizontaux ou mixtes.
Il est ensuite fortement recommandé -- des incitations financières (tarifs d'achat) et fiscales (réduction de la taxe générale sur les activités polluantes [TGAP]) existent -- de le valoriser en production d'électricité et/ou de chaleur. Le captage du biogaz est opéré très rapidement par les exploitants, sans attendre la fermeture des casiers. La production de biogaz se maintient ou croît tant que l'apport de déchets se poursuit. Dès lors que cet apport cesse, la courbe de production décroît, mais le biogaz est toujours collecté, et ce sur plusieurs dizaines d'années en fonction du tonnage stocké. Le biogaz capté est alors envoyé vers des moteurs ou des turbines à gazturbines à gaz et des alternateursalternateurs pour produire de l’électricité ou vers des chaudières pour produire de la chaleur. Les unités de cogénérationcogénération comportent, quant à elles, en plus du moteur à gaz et de l'alternateur, des circuits de récupération de la chaleur produite par le moteur.
Il est à noter que certaines ISDND choisissent encore de simplement détruire le biogaz produit par voie thermique. La combustioncombustion du méthane en torchère ne correspond pas à une technique de valorisation. Elle permet simplement d'en limiter l'impact sur l'effet de serreeffet de serre en le transformant en CO2, un gaz au pouvoir de réchauffement tout de même 25 fois moindre.
