Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

RECORD RECORD 00-0118/1A Aide à la définition des déchets dits biodégradables,

RECORD RECORD 00-0118/1A Aide à la définition des déchets dits biodégradables, fermentescibles, méthanisables, compostables février 2002 www.record-net.org ETUDE N° 00-0118/1A AIDE A LA DEFINITION DES DECHETS DITS BIODEGRADABLES, FERMENTESCIBLES, METHANISABLES, COMPOSTABLES RAPPORT FINAL février 2002 R. GOURDON - LAEPSI (INSA de LYON) Etude RECORD n°00-0118/1A 2 Créée en 1989 à l’initiative du Ministère en charge de l’Environnement, l’association RECORD – REseau COopératif de Recherche sur les Déchets et l’Environnement – est le fruit d’une triple coopération entre industriels, pouvoirs publics et chercheurs. L’objectif principal de RECORD est le financement et la réalisation d’études et de recherches dans le domaine des déchets et des pollutions industrielles. Les membres de ce réseau (groupes industriels et organismes publics) définissent collégialement des programmes d’études et de recherche adaptés à leurs besoins. Ces programmes sont ensuite confiés à des laboratoires publics ou privés. Avertissement : Les rapports ont été établis au vu des données scientifiques et techniques et d'un cadre réglementaire et normatif en vigueur à la date de l'édition des documents. Ces documents comprennent des propositions ou des recommandations qui n'engagent que leurs auteurs. Sauf mention contraire, ils n'ont pas vocation à représenter l'avis des membres de RECORD. 9 Pour toute reprise d’informations contenues dans ce document, l’utilisateur aura l’obligation de citer le rapport sous la référence : RECORD, Aide à la définition des déchets dits biodégradables, fermentescibles, méthanisables, 2002, 153 p, n°00-0118/1A. 9 Ces travaux ont reçu le soutien de l’ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie) www.ademe.fr © RECORD, 2002 MOTS-CLES Biodégradation, déchet, fermentescibilité, compostage, méthanisation, matière organique, réglementation, normes RESUME La nouvelle réglementation sur les déchets issue des lois de 1975 et 1992, impose à l’horizon 2002 une réorganisation de la filière déchet et notamment un renforcement des procédés de valorisation. Mais les industriels du secteur se retrouvent confrontés à un problème de définition de termes comme biodégradable, fermentescible, compostable, méthanisable. Ceux-ci sont employés dans les nouveaux textes réglementaires sans répondre à une définition précise. Cette étude bibliographique fait la synthèse de l’état de l’art sur ces notions et dans un deuxième temps regroupe l’aspect réglementaire et normatif existant à ce jour afin d’aider les professionnels du déchet à mieux appréhender ces notions. SUMMARY Stemming from the 1975 and 1992 laws, the new regulations concerning waste lay it down that the recycling scheme should be reorganized by the year 2002 or so, and in particular that the recovering process should be strenghtened. The recycling professionals are now faced with the problem of defining words such as biodegradability, fermentescibility, composting and methanization. These words are used in the new laws without being precisely defined. This bibliographical study first summarizes these notions and then sums up the current regulation and normative aspects in order to help the recycling professionals to better grasp these notions. Association RE.CO.R.D. Contrat 00-0118/1A Laboratoire LAEPSI, INSA de Lyon 2 Sommaire INTRODUCTION................................................................................................................................................. 8 PARTIE I : DEFINITION GENERALE DE LA BIODEGRADABILITE DE LA MATIERE ORGANIQUE : BASES BIOCHIMIQUES ET MICROBIOLOGIQUES.................................................... 11 I.1- INTRODUCTION........................................................................................................................................... 11 I.2- BIODEGRADATION – BIODEGRADABILITE– BIOTRANSFORMATION............................................................. 11 I.3- MICRO-ORGANISMES, NUTRITION ET ECOLOGIE MICROBIENNE .................................................................. 12 I.3.1- Micro-organismes.............................................................................................................................. 12 I.3.2- Nutrition et croissance microbienne.................................................................................................. 15 I.3.2.1- Introduction.................................................................................................................................................. 15 I.3.2.2- Nutrition des micro-organismes................................................................................................................... 15 I.3.2.3- Croissance des micro-organismes................................................................................................................ 16 I.3.3- Notions générales d’écologie microbienne et facteurs d’influence de la croissance......................... 18 I.3.3.1- Introduction à l’écologie microbienne ......................................................................................................... 18 I.3.3.2- Facteurs environnementaux ......................................................................................................................... 19 I.4- METABOLISMES ENERGETIQUES................................................................................................................. 23 I.5- RESPIRATION AEROBIE, ANAEROBIE, ET FERMENTATIONS.......................................................................... 26 I.6- BIODEGRADATION DE LA MATIERE ORGANIQUE ......................................................................................... 27 I.6.1- Cycle biogéochimique du carbone - Généralités............................................................................... 27 I.6.2- Biodégradation de la matière organique........................................................................................... 28 I.6.2.1- Aspects généraux ......................................................................................................................................... 28 I.6.2.2- Voies cataboliques des molécules organiques.............................................................................................. 30 a) Hydrolyse des polymères organiques :............................................................................................................ 31 b) Assimilation des oligomères et des monomères.............................................................................................. 32 I.6.3- Biotransformation de la matière organique....................................................................................... 33 I.6.3.1- Biosynthèse.................................................................................................................................................. 33 I.6.3.2- Biostabilisation dans les sols : processus d’humification de la matière organique....................................... 34 I.6.4- Notion de biodégradabilité de la matière organique......................................................................... 37 I.6.4.1- Introduction.................................................................................................................................................. 37 I.6.4.2- Biodégradabilité des composés organiques naturels (biomasse).................................................................. 38 I.6.4.3- Biodégradabilité des composés organiques de synthèse .............................................................................. 39 PARTIE II : NOTION DE BIODEGRADATION DANS LE DOMAINE DE LA GESTION ET DU TRAITEMENT DES DECHETS ORGANIQUES .......................................................................................... 41 II.1- INTRODUCTION ......................................................................................................................................... 41 II.2- PRINCIPAUX DECHETS CONCERNES ........................................................................................................... 41 II.2.1- Biomasse et déchets organiques....................................................................................................... 41 II.2.2- Déchets agricoles et agro-alimentaires............................................................................................ 42 Association RE.CO.R.D. Contrat 00-0118/1A Laboratoire LAEPSI, INSA de Lyon 3 II.2.3- Déchets municipaux.......................................................................................................................... 43 II.2.4- Déchets verts de zones urbaines....................................................................................................... 46 II.2.5- Boues de station d’épuration des eaux usées municipales ............................................................... 47 II.2.6- Déchets industriels solides et semi-solides....................................................................................... 49 II.3- TRAITEMENTS BIOLOGIQUES DES DECHETS ORGANIQUES.......................................................................... 49 II.3.1- Objectif des traitements.................................................................................................................... 49 II.3.2- Traitement biologique aérobie : le compostage ............................................................................... 52 II.3.2.1- Historique, définitions, objectifs et aspects réglementaires ........................................................................ 52 a) Historique........................................................................................................................................................ 52 b) Définitions ...................................................................................................................................................... 52 c) Objectifs.......................................................................................................................................................... 52 d) Réglementation............................................................................................................................................... 53 II.3.2.2- Principe du compostage.............................................................................................................................. 54 II.3.2.3- Aspects microbiologiques........................................................................................................................... 55 II.3.2.4- Paramètres de compostage et leur évolution au cours du traitement........................................................... 57 a) Aération .......................................................................................................................................................... 57 b) Humidité du substrat....................................................................................................................................... 57 c) Température .................................................................................................................................................... 58 d) pH ................................................................................................................................................................... 58 e) Rapport C/N.................................................................................................................................................... 59 II.3.3 Traitement biologique anaérobie : la méthanisation......................................................................... 60 II.3.3.1- Historique, objectifs et aspects réglementaires ........................................................................................... 60 a) Historique........................................................................................................................................................ 60 b) Objectifs.......................................................................................................................................................... 60 c) Aspects réglementaires.................................................................................................................................... 60 II.3.2.2- Principe de la méthanisation....................................................................................................................... 60 II.3.3.3- Les grandes étapes biochimiques et microbiologiques ............................................................................... 61 a) Hydrolyse et Acidogenèse............................................................................................................................... 62 b) L’acétogenèse ................................................................................................................................................. 62 c) Méthanogenèse................................................................................................................................................ 62 II.3.3.4- Facteurs d’influence ................................................................................................................................... 63 a) Température .................................................................................................................................................... 63 b) pH ................................................................................................................................................................... 64 c) Oxygène moléculaire et teneur en eau............................................................................................................. 64 d) Potentiel redox................................................................................................................................................ 64 e) Rapport C/N.................................................................................................................................................... 64 f) Agitation.......................................................................................................................................................... 64 II.4. MISE EN CENTRE D’ENFOUISSEMENT TECHNIQUE (CET).......................................................................... 65 II.4.1- Introduction...................................................................................................................................... 65 II.4.2- Contexte réglementaire différentes classes de CET.......................................................................... 66 II.4.3- Evolution des déchets organiques en centre d’enfouissement technique de classe I........................ 66 II.4.3.1- Réglementation spécifique.......................................................................................................................... 66 II.4.3.2- Concept de la décharge de classe I ............................................................................................................. 67 Association RE.CO.R.D. Contrat 00-0118/1A Laboratoire LAEPSI, INSA de Lyon 4 II.4.3.3- Procédés de stabilisation/solidification des déchets.................................................................................... 68 a) Déchets ultimes et déchets stabilisés............................................................................................................... 68 b) Principe........................................................................................................................................................... 69 c) Procédés de stabilisation/solidification ........................................................................................................... 69 d) Stabilisation/solidification de déchets contenant de la matière organique ...................................................... 70 II.4.3.4- Altération biologique des déchets stabilisés par des liants hydrauliques .................................................... 71 a) Introduction..................................................................................................................................................... 71 b) Mécanismes de bioaltération........................................................................................................................... 72 c) Mécanismes de biodétérioration directe.......................................................................................................... 72 d) Mécanismes de biodétérioration indirecte....................................................................................................... 73 i) Production d’acide sulfurique..................................................................................................................... 74 ii) Production d’acide nitreux et nitrique ....................................................................................................... 74 iii) Production d’acides organiques et d'agents complexants ......................................................................... 75 iiii) Production de Fe3+................................................................................................................................... 75 II.4.3.5- Conclusions ................................................................................................................................................ 75 II.4.4. Evolution des déchets organiques en centre d’enfouissement technique de classe II....................... 76 II.4.4.1- Réglementation spécifique des décharges de classe II................................................................................ 76 Condition d’exploitation des décharges de classe II............................................................................................ 77 II.4.4.2- Concept classique de décharge de classe II................................................................................................. 77 II.4.4.3- Concept décharge de classe II- Bioréacteur................................................................................................ 78 II.4.4.4- Processus de biodégradation/biotransformation de la matière organique dans les décharges..................... 80 a) Introduction..................................................................................................................................................... 80 b) Phase aérobie .................................................................................................................................................. 80 c) Phase anaérobie............................................................................................................................................... 81 II.4.4.5- Biodégradabilité de la matière organique dans les décharges..................................................................... 81 PARTIE III : EVALUATION DE LA BIODEGRADATION/BIOTRANSFORMATION/BIODETERIORATION DES DECHETS SOLIDES ORGANIQUES ................................................................................................................................................... 82 III.1- INTRODUCTION ........................................................................................................................................ 82 III.2- RAPPEL DE DEFINITIONS DES TERMES LIES A LA NOTION DE BIODEGRADATION ....................................... 82 III.3. RAPPEL DES PRINCIPAUX PARAMETRES ET FACTEURS DETERMINANT LA BIODEGRADATION D’UN DECHET .......................................................................................................................................................................... 86 III.3.1- Paramètres liés au déchet ............................................................................................................... 86 III.3.1.1- Hétérogénéité du déchet ou de la fraction de déchet ................................................................................. 86 III.3.1.2- Etat physique du déchet............................................................................................................................. 86 a) Granulométrie, porosité................................................................................................................................... 86 b) Teneur en eau et oxygène................................................................................................................................ 87 III.3.1.3- Composition chimique de la fraction organique du déchet........................................................................ 87 a) Introduction..................................................................................................................................................... 87 b) Nature chimique de la matière organique dans les déchets............................................................................. 88 c) Paramètres globaux de la matière organique................................................................................................... 90 III.3.2- Facteurs environnementaux de la biodégradation / biodétérioration / biostabilisation d’un déchet ..................................................................................................................................................................... 92 Association RE.CO.R.D. Contrat 00-0118/1A Laboratoire LAEPSI, INSA de Lyon 5 III.3.2.1- Facteurs physico-chimiques ...................................................................................................................... 92 III.3.2.2- Facteurs écologiques et physiologiques..................................................................................................... 92 III.4- METHODE D’EVALUATION DE LA BIODEGRADATION OU BIODETERIORATION .......................................... 93 III.4.1- Introduction..................................................................................................................................... 93 III.4.2- Techniques d’évaluation de la biodégradabilité des substances organiques.................................. 96 III.4.2.1- Principes généraux .................................................................................................................................... 96 III.4.2.2- Tests d’évaluation de la biodégradabilité de molécules organiques .......................................................... 99 a) Tests de biodégradabilité « facile »................................................................................................................ 99 Généralités..................................................................................................................................................... 99 Description des essais d’évaluation de la « biodégradabilité facile » présentés dans les lignes directrices de l’OCDE :...................................................................................................................................................... 104 Description de la procédure de détermination de la demande biochimique (ou biologique) en oxygène (DBO) :.................................................................................................................................................................... 107 b) Tests de biodégradabilité dite « intrinsèque » et de simulation..................................................................... 108 Méthode 302A SCAS modifiée ................................................................................................................... 108 Méthode 302B : Essai Zahn-wellens/EMPA................................................................................................ 110 Méthode 302C : Essai MITI modifié (II)..................................................................................................... 111 Méthode d’évaluation de la biodégradabilité intrinsèque en conditions anaérobies dans les boues de digesteur ..................................................................................................................................................................... 112 « Biodégradabilité Intrinsèque dans le Sol »................................................................................................ 113 III.4.3- Procédures d’évaluation de la biodégradabilité ou de la biodétérioration des matériaux........... 116 III.4.3.1- Principes généraux .................................................................................................................................. 116 III.4.3.2- Tests d’évaluation de la résistance des matériaux aux agents microbiens............................................... 117 a) Présentation générale ................................................................................................................................... 117 b) Nature de l’inoculum .................................................................................................................................... 120 c) Mode d'inoculation........................................................................................................................................ 121 d) Conditions d'incubation ................................................................................................................................ 121 e) Composition du milieu de uploads/Industriel/ definition-dechets-fermentescibles-et-biodegradables-pdf.pdf