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Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou

Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : 2ie@2ie-edu.org - www.2ie-edu.org ETUDE DE FAISABILITE TECHNIQUE ET FINANCIERE DE LA VALORISATION DES DECHETS MENAGERS ORGANIQUES, PAPIERS ET CARTONS POUR LA FABRICATION DES BRIQUETTES COMBUSTIBLES A BUJUMBURA, BURUNDI MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER EN INGENIERIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT OPTION : Eau et Assainissement Présenté et soutenu publiquement le [Date] par Marie Sandrine DUSABE Travaux dirigés par : Dr. Andrianisa ANDERSON Enseignant chercheur UTER --- Jury d’évaluation du stage : Président : Prénom NOM Membres et correcteurs : Prénom NOM Prénom NOM Prénom NOM Promotion [2013/2014] Etude de faisabilité technique et financière de la valorisation des déchets ménagers organiques pour la fabrication des briquettes combustibles à BUJUMBURA, BURUNDI i DUSABE Marie Sandrine/ M2 EA/ Promotion 2013-2014 REMERCIEMENTS A l’issu de ce travail, je remercie tout d’abord le programme pavage de la CTB à travers son délégué à la cogestion, Mr Olivier Chanoine de m’avoir donné l’opportunité de ce stage. Mes remerciements vont également à Mr Fabien De Angelis, mon maitre de stage, et Mr Pierric RAULIN, le responsable de la cellule « assainissement » au Programme Pavage qui m’ont beaucoup aidée avec la mise en disposition de tous les moyens nécessaires au bon déroulement de ce stage sans oublier leur assistance durant mon stage ; J’adresse ma profonde gratitude au Dr A. Andrianisa pour son encadrement sans oublier les conseils que j’ai reçu de lui; Je remercie tout l’équipe « Assainissement » du programme pavage pour leur collaboration pendant mon stage; A tous les employés des zones de transit pour leur collaboration charitable ; Mes remerciements vont également à Dr Théophile de nous avoir accueilli dans son laboratoire pour d’éventuelles analyses ; Je remercie l’ensemble des enseignants du 2iE pour leur formation dispensée précieuse soit- elle; Je ne peux pas terminer sans avoir exprimé ma gratitude envers ma famille pour tout ce qu’elle fait pour la réussite de mes études. Puissent-ils trouver ici l’expression de ma reconnaissance. Etude de faisabilité technique et financière de la valorisation des déchets ménagers organiques pour la fabrication des briquettes combustibles à BUJUMBURA, BURUNDI ii DUSABE Marie Sandrine/ M2 EA/ Promotion 2013-2014 DEDICACES A Dieu le Père Tout Puissant, A mes parents, mes frères et sœurs et à mes amis pour leur soutien et leurs prières. A ma chère tante NZOBAKENGA Colona pour son soutien inconditionnel Etude de faisabilité technique et financière de la valorisation des déchets ménagers organiques pour la fabrication des briquettes combustibles à BUJUMBURA, BURUNDI iii DUSABE Marie Sandrine/ M2 EA/ Promotion 2013-2014 RESUME Cette étude avait l’objectif d’étudier la faisabilité technique et financière de la valorisation des déchets ménagers organiques, papiers et cartons pour la fabrication des briquettes combustibles. Des analyses physico-chimiques ainsi que les tests comparés de combustion ont été réalisés pour connaître les briquettes de meilleures qualités. Ces analyses et tests nous ont permis de mettre en évidence deux types de briquettes de meilleure qualité. Il s’agit de celles issues exclusivement des poussières de charbon et celles issues du mélange char et poussières du charbon. En comparaison avec le charbon du bois, le combustible le plus utilisé à BUJUMBURA, les briquettes retenues comme meilleures ont un Pouvoir Calorifique Inférieur environ deux fois moins celui du charbon du bois (14 et 30MJ/kg). Néanmoins, leur temps de consumation est plus long que celui du charbon. Les briquettes produites à partir du papier ont un Pouvoir Calorifique Inférieur acceptable et une bonne combustion mais dégagent trop de fumées. Pour y pallier, l’ajout des poussières de charbon semble être la meilleure solution. Sur le volet économique, les briquettes sont rentables avec utilisation du matériel local. Néanmoins, le gisement des déchets ménagers destinés à la carbonisation est limité. Des pistes d’amélioration ont été proposées. Entre autres, le test du four « 3 fûts » pour optimiser la carbonisation, un système de broyage des poussières de charbon pour réduire les pertes (refus du tamisage), chercher d’autres gisements des résidus à carboniser et enfin centraliser tous les matières premières collectées dans les zones de transit dans une seule unité de production. Mots clés : Valorisation, briquettes combustibles, déchets ménagers organiques, papiers, Bujumbura Etude de faisabilité technique et financière de la valorisation des déchets ménagers organiques pour la fabrication des briquettes combustibles à BUJUMBURA, BURUNDI iv DUSABE Marie Sandrine/ M2 EA/ Promotion 2013-2014 ABSTRACT This study had the objective to study the technical and financial feasibility of valorization of organic household waste, paper and cardboard for the manufacture of fuel briquettes. Physico-chemical analyses and compared combustion tests were carried out to know the best briquettes. These analyses and tests have allowed us to highlight two briquettes of a good quality. These are those from exclusively coal dust and those from the char and dust coal. Compared with wood charcoal, the most fuel used in Bujumbura, the briquettes selected as the best have about half Net Calorific Value of coal wood Net Calorific Value (14 and 30MJ/kg respectively). Nonetheless, their time of smolder is longer than that of coal. Briquettes produced from the paper have an acceptable Net Calorific Value and good combustion but emit too much smoke. To overcome this, adding dust coal seems to be the best solution. On the economic side, the briquettes are profitable with the use of local materials. However, the household wastes supply to carbonize is very limited. Areas for improvement have been proposed. Among other things, test the kiln “3 drums” to optimize the carbonization; a system of grinding dust coal to reduce losses (refusal of screening), look for other deposits of residue to be carbonized and finally centralize all raw materials collected in the transit areas in a single production unit. Keywords: valorization, fuel briquettes, organic household wastes, paper, Bujumbura Etude de faisabilité technique et financière de la valorisation des déchets ménagers organiques pour la fabrication des briquettes combustibles à BUJUMBURA, BURUNDI v DUSABE Marie Sandrine/ M2 EA/ Promotion 2013-2014 LISTE DES ABBREVIATIONS A : Taux de cendres ADEME : Agence de l’Environnement et de la Maitrise de l’énergie BIF : Franc Burundais Cf. : Taux de carbone fixe CH4 : Méthane CO2 : Dioxyde de carbone CTB : Coopération technique Belge FFOM : Forces, Faiblesses, Opportunités et Menaces H2O : Eau MOV: Taux de matières volatiles MP: Matières premières NCV : Net Calorific Value OM: ordures ménagères PCI: Pouvoir calorifique Inferieur PCS: Pouvoir calorifique Supérieur SETEMU: Services Techniques Municipaux SWOT : Strength, Weaknesses, Opportunities and Threats W: Taux d’humidité ZDT: Zone de Transit Etude de faisabilité technique et financière de la valorisation des déchets ménagers organiques pour la fabrication des briquettes combustibles à BUJUMBURA, BURUNDI vi DUSABE Marie Sandrine/ M2 EA/ Promotion 2013-2014 TABLES DE MATIERES REMERCIEMENTS ................................................................................................................................ i RESUME ............................................................................................................................................... iii ABSTRACT ............................................................................................................................................... iv LISTE DES ABBREVIATIONS ...................................................................................................................... v LISTES DES TABLEAUX ................................................................................................................... ix LISTES DES FIGURES ........................................................................................................................ ix I. INTRODUCTION .......................................................................................................................... 1 1.1. Contexte .................................................................................................................................. 1 1.2. Problématique ......................................................................................................................... 3 1.3. Objectifs et méthodologie ....................................................................................................... 3 II. GENERALITES ............................................................................................................................. 4 2.1 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ........................................................................ 4 2.1.1 Ville de Bujumbura ......................................................................................................... 4 2.1.1.1 Géographie et hydrographie ........................................................................................ 4 2.1.1.2 Démographie ............................................................................................................... 4 2.1.2 Trois communes : CIBITOKE, KAMENGE et KINAMA ............................................. 5 2.2 GESTION DES DECHETS MENAGERS A BUJUMBURA ................................................ 6 2.2.1 Décharge publique .......................................................................................................... 7 2.2.2 Législation sur la gestion des déchets au BURUNDI ....................................................... 8 2.2.3 Caractérisation des déchets : Bujumbura ....................................................................... 9 2.3 GESTION DES DECHETS : CAS DE KAMENGE, KINAMA ET CIBITOKE ....................................... 9 2.3.1 Pré-collecte ................................................................................................................... 10 2.3.2 Collecte ......................................................................................................................... 11 2.3.3 Caractérisation des déchets : Kamenge, Kinama et Cibitoke ....................................... 11 2.4 ETUDE DE L’ART DE LA FABRICATION DES BRIQUETTES COMBUSTIBLES ............................. 12 2.4.1 Aperçu général des briquettes ...................................................................................... 12 2.4.2 Historique ...................................................................................................................... 12 2.4.3 Les briquettes combustibles en Afrique ........................................................................ 13 2.4.4 Processus de fabrication des briquettes ......................................................................... 13 2.4.4.1 Carbonisation ............................................................................................................ 14 Etude de faisabilité technique et financière de la valorisation des déchets ménagers organiques pour la fabrication des briquettes combustibles à BUJUMBURA, BURUNDI vii DUSABE Marie Sandrine/ M2 EA/ Promotion 2013-2014 2.4.4.2 Densification ou compression ................................................................................... 14 III. METHODOLOGIE DE TRAVAIL .......................................................................................... 14 3.1 ETUDE DE FAISABILITE TECHNIQUE .......................................................................... 14 3.1.1 Choix des matières premières....................................................................................... 14 3.1.2 Choix de la composition des briquettes combustibles ................................................. 15 3.1.3 Production des briquettes combustibles ...................................................................... 15 3.1.3.1 Préparation des déchets ............................................................................................. 15 3.1.3.2 Carbonisation ............................................................................................................ 16 3.1.3.3 Préparation du liant ................................................................................................... 17 3.1.3.4 Densification (compression) ..................................................................................... 17 3.1.3.5 Séchage des briquettes .............................................................................................. 18 3.1.4 Caractérisation des briquettes combustibles ............................................................... 19 3.1.4.1 Pouvoir calorifique .................................................................................................... 19 3.1.4.2 Taux d’humidité ........................................................................................................ 19 3.1.4.3 Taux de matières volatiles ......................................................................................... 20 3.1.4.4 Taux de cendres ........................................................................................................ 20 3.1.4.5 Taux de carbone fixe. ................................................................................................ 20 3.1.5 Tests de combustion ..................................................................................................... 21 3.2 ETUDE DE FAISABILITE ECONOMIQUE ...................................................................... 21 3.2.1 Etude du marché ........................................................................................................... 21 3.2.2 Evaluation de la rentabilité économique ...................................................................... 22 IV. RESULTATS ET DISCUSSIONS ........................................................................................... 22 4.1 ETUDE DE FAISABILITE TECHNIQUE .......................................................................... 22 4.1.1 Choix de uploads/Industriel/ dusabe-marie-sandrine.pdf