chapitre 2 -...
Post on 12-Sep-2018
215 Views
Preview:
TRANSCRIPT
I. Caractérisation qualitative et quantitative des émissions des centres de stockage des déchets
1. Introduction
Dans ce chapitre, la composition des émissions des centres de stockage de déchets est
abordée sous un angle bibliographique. Il convient de faire remarquer que les centres de
stockage de certains pays de l'OCDE, notamment des Etats-Unis et de Grande-Bretagne,
sont (ou ont été) gérés avec le dispositif de "co-disposal", c'est-à-dire déchets ménagers et
industriels dangereux mélangés. Les compositions de lixiviats et de biogaz relatives aux
centres de stockage de ces pays, publiées dans les revues ou rapports scientifiques, doivent
donc être utilisées avec prudence.
2. Le biogaz
2.1. Généralités
Le biogaz est un sous-produit de dégradation de la matière organique fermentescible. Par
conséquent, il est caractéristique des centres de stockage de déchets non dangereux.
Comme cela a été décrit dans le premier chapitre au paragraphe II.3, une décharge
d’ordures ménagères présente, dans le temps, différentes phases d’évolution au cours
desquelles la composition des gaz émis par les déchets varie [Rees, 1980]. Au départ, lors
de la courte phase aérobie, l’oxygène et l’azote de l’air ainsi que le principal produit de
dégradation de la matière organique fermentescible, le gaz carbonique (CO2), sont les
composants essentiels. Lors de la deuxième phase au cours de laquelle ont lieu l’hydrolyse,
l’acidogénèse et l’acétogénèse, il y a production d’acides gras volatils, d’alcools,
d’ammoniac, de CO2 et d’H2. Au cours de la troisième phase, la méthanogénèse démarre,
parallèlement le taux de CO2 diminue et les autres gaz ou produits volatils majeurs
disparaissent. La quatrième étape est appelée phase méthanogène stable et dure plusieurs
années au cours desquelles la production de méthane atteint son maximum. Dans une
dernière phase, la production de biogaz chute pour finalement cesser au profit d’un retour
des conditions aérobies. Plus récemment, certains auteurs ont découpé plus finement cette
cinquième étape en quatre phases distinctes dont la présentation n’offre que peu d’intérêt
pour ce document [Christensen, 1996b].
Figure 1 : Modèle de production et de composition globale de gaz en centre de stockage de classe II
selon l’évolution de la matière organique fermentescible des ordures ménagères [Rees, 1980].
Au cours de la phase méthanogène stable, lorsque l’anaérobiose s’installe durablement, les
deux composants principaux du biogaz sont le méthane (CH4) et le gaz carbonique (CO2).
Toutefois, il faut souligner que leurs teneurs respectives peuvent varier dans de fortes
proportions. En effet, compte tenu des conditions imparfaites de la dégradation de la matière
organique fermentescible au sein de la décharge, la méthanisation ne s’effectue pas toujours
idéalement, car dépendant de nombreux facteurs qui peuvent inhiber ou au contraire
favoriser la production de biogaz [Ademe, 1995]. Parmi ces facteurs, on peut noter la teneur
en eau, la température, le pH, le rapport C/N, ou encore la présence d’oxygène, les polluants
chimiques, la granulométrie des déchets, la pression... Mais surtout, la production et la
qualité du biogaz sont entièrement dépendantes de la qualité des déchets.
Les caractéristiques du biogaz peuvent se résumer de la manière suivante :
• Combustible : le méthane est le principal combustible contenu dans le biogaz, dont le
pouvoir calorifique est fonction de sa teneur.
• Odorant : le biogaz contient des éléments malodorants présents sous forme de
traces, comme les mercaptans ou le sulfure d’hydrogène.
• Explosif : lorsque la teneur en méthane est comprise entre 5 et 15 %, l’oxygène entre
15 et 20 %, avec un taux de dioxyde de carbone ne dépassant pas 25 %.
• Corrosif : les composés soufrés additionnés à l’humidité rendent le biogaz corrosif.
• Participant à l’effet de serre : le méthane et le dioxyde de carbone sont les deux gaz
principaux.
Le bilan des émissions nationales de méthane édité annuellement par le centre
interprofessionnel technique d’études de la pollution atmosphérique (CITEPA) fait apparaître
une contribution de 25 % du biogaz des décharges pour l'année 2000 et de 17 % pour
l'année 2001. D'après ces données, si l'on considère les seules émissions de méthane par
rapport au PRG (pouvoir de réchauffement global exprimé en équivalent "CO2"), la
contribution des décharges aux émissions nationales de gaz à effet de serre représenterait à
elle seule environ 3 % en 2000 et 2,2 % en 2001. On constate que cette participation
diminue progressivement avec l'application de la réglementation qui oblige au captage du
biogaz.
2.2. Composition globale
Au cours de la phase méthanogène stable, il est admis que les teneurs des deux
composants majeurs du biogaz se situent autour de 55 ± 5 % pour le méthane et de
45 ± 5 % pour le dioxyde de carbone [Rettenberger, 1996]. Cependant, il faut noter que,
dans certaines conditions, les teneurs en méthane peuvent monter au-delà de 70 %. Hormis
les deux composants majeurs que sont le méthane et le dioxyde de carbone, le biogaz
présente différents composants minoritaires. Tout d’abord, la plupart des analyses sont
réalisées après pompage au travers des déchets, ce qui entraîne la présence plus ou moins
importante d’azote et d’oxygène de l’air, diminuant d’autant les pourcentages de CH4 et de
CO2. Il peut y avoir jusqu’à 50 % d’air dans le mélange gazeux capté. Compte tenu que les
réactions de biodégradation sont exothermiques et que le milieu est saturé en eau, la
composition du biogaz montre aussi une présence régulière d’H2O. Egalement, suivant la
période de prélèvement et de dégradation des déchets, des quantités d’hydrogène de l’ordre
du pour-cent pourront être décelées [CEC, 1992], la présence de monoxyde de carbone
pourra être notée (inférieure au pour-cent) et les quantités de CO2 pourront être variables.
Enfin, des composés organiques volatils provenant soit de la biodégradation des déchets,
soit de molécules anthropiques, représentent généralement moins de 1 % du biogaz en
volume. Parmi ces composés, on admet généralement l’hydrogène sulfuré (H2S), molécule
odorante et toxique dont la présence dans le biogaz est assez constante quelle que soit la
phase d’évolution de la décharge. Plus rarement, les études publiées font état de la
présence de micropolluants métalliques, toutefois en quantités très infimes. Cependant, la
production de ces micropolluants organiques et métalliques dépend fortement de la
composition des déchets stockés.
Tableau 1 : Composition statistique des composants majeurs du biogaz en phase de méthanogénèse,
données compilées par des exploitants de décharge de classe II [Ademe, 1995] :
Composants majeurs Minimum Moyenne Maximum CH4 35 % 40 % 45 % CO2 30 % 35 % 40 % N2 12 % 20 % 28 % O2 3 % 5 % 7 % H2O 0,6 % 5 % 7,5 %
On constate dans ce tableau que les teneurs en azote et oxygène sont un peu élevées,
suggérant que, pour les décharges considérées, de l’air est aspiré de manière conséquente
avec le biogaz.
2.3. L’hydrogène sulfuré (H2S)
L’hydrogène sulfuré (H2S) est généré durant toutes les phases de production du biogaz,
notamment à partir de la biodégradation de la matière organique mais aussi des sulfates.
C’est une des molécules à l’origine des problèmes d’odeur du biogaz. En même temps,
l’hydrogène sulfuré est une molécule volatile comptant parmi les plus toxiques du biogaz.
Certains auteurs proposent des teneurs allant de 0 à 70 mg/m3 [Rettenberger, 1996].
D’autres valeurs issues de compositions de biogaz provenant de quatre centres de stockage
différents, montrent une fourchette allant de 10 à 900 mg/m3 [Ademe, 1995]. A l’origine de
cette variation, il est bien évident que la composition des déchets ainsi que leur âge jouent
un rôle important, caractéristiques que ces publications ne détaillent pas. Dans le tableau
suivant sont proposées des teneurs plus récentes, plus représentatives et, pour certaines,
provenant de plusieurs sites français.
Tableau 2 : Teneurs en hydrogène sulfuré dans le biogaz en mg/m3
Parker, 2002
Ademe, 1995
Ineris, 1996
US-EPA, 1997
Hours, 2000a Méd. Moy.
Concentration de H2S en mg/m3 dans le biogaz
300 <LQ – 14 54 <0,74 – 180 (moy. : 63)
2,8 134
LQ : Limite de quantification
- Ademe, 1995 : moyennes de mesures réalisées par un exploitant français de décharges de classe 2 ;
- Ineris, 1996 : mesures réalisées sur quatre sites français ;
- EPA, 1997, cité par Parker et al, 2002 : moyennes de mesures (n=15) réalisées sur plusieurs sites des Etats-Unis ;
- Hours, 2000a : moyennes d’analyses (n=9) réalisées sur deux sites français ;
- Parker, 2002 : médianes et moyennes tirées d’une compilation de données issues de la littérature et d’autres données provenant essentiellement de Grande-Bretagne (grande représentativité statistique : n=1181).
2.4. Les micropolluants organiques
2.4.1. Généralités
Les micropolluants organiques à l'état de traces représentent environ 1 % du biogaz en
volume. Les auteurs identifient plus de cent vingt à cent cinquante composés organiques
différents qui proviennent de la dégradation anaérobie des biodéchets ou des composants
anthropogéniques des déchets stockés [Rettenberger, 1996].
Parmi ces composés organiques, on distingue :
- les composés générés par la biodégradation des déchets organiques fermentescibles
• les composés contenant de l'oxygène ;
• les composés contenant du soufre ;
• certains hydrocarbures.
- les composés anthropogéniques
• les hydrocarbures aromatiques ;
• les hydrocarbures halogénés (chlorés, chlorofluorés…).
2.4.2. Les composés organiques issus de la biodégradation de la matière organique fermentescible
• Les composés contenant de l’oxygène
Au cours de la biodégradation de la matière organique des déchets, les composés contenant
de l’oxygène sont plutôt générés par des déchets jeunes en contexte aérobie, principalement
lors des phases antérieures à la génération de méthane. Ce sont les alcools, les cétones, les
aldéhydes, les esters et les acides gras volatils et les composés furaniques.
Le tableau suivant établit une liste des principaux composés détectés par différents auteurs
et propose des concentrations. Les polluants sont classés par famille.
Tableau 3 : Teneurs dans le biogaz en mg/m3 de composés organiques contenant de l’oxygène
Parker
2002
Rettenberger, Stegman
1996*
Ineris
1996
EPA
1997
Eklund
1998
Hours
2000a Méd. Moy.
Ethanol
Méthanol
1-propanol
2-propanol
1-butanol
2-butanol
16 – 1450
2,2 – 210
4,1 – 630
1,2 – 73
2,3 – 73
18 – 626
16 – 68
10,7 – 364
56
134
2,6
0,7
7,9
0,2
8,4
5,4
9,7
9,1
18,7
Acétone
Butanone
2-butanone
Méthanal
Ethanal
Butanal
Pentanal
Hexanal
0,27 – 4,1
0,078 – 38
0,8
4,04
0,18 – 0,34
0,19
0,27
18
15,8 23,7
21,6
0,54
2
0,2
8,8
13,6
2,9
2,6
Formaldéhyde
Acétaldéhyde
Propionaldéhyde
1,5 – 75
0,5 – 287
55.10-3
335.10-3
40.10-3
Ester acétique
Ester butyrique
Butyl acétate
Ethyl acétate
Propyl butyrate
Propyl acétate
2,4 – 263
<0,9 – 350
60
<0,1 – 100
<0,5 – 50
2,5
5,8
1,7
Acide acétique
Acide butyrique
<0,06 – 3,4
<0,02 – 6,8
863 1,2
2,31
Furan
Méthyl furan
Tétrahydrofuran
0,1 – 2,4
0,06 – 170
<0,5 – 8,8
2,4
1,09
- Rettenberger, Stegmann, 1996 : ont utilisé des données provenant essentiellement de Grande-Bretagne [Brookes, Young, 1983 ; Young, Parker, 1983 ; Young, Heasman, 1985 ; Höfler et al, 1987] ;
- Ineris, 1996 : mesures réalisées sur quatre sites français ;
- EPA, 1997, cité par Parker et al, 2002 : moyennes de mesures réalisées sur plusieurs sites des Etats-Unis ;
- Eklund, 1998 : moyennes d’analyses réalisées sur la plus grosse décharge d’ordures ménagères des Etats-Unis (New York) ;
- Hours, 2000a : moyennes d’analyses (n=9) réalisées sur deux sites français ;
- Parker, 2002 : compilation de données tirées de la littérature et d’autres données provenant essentiellement de Grande-Bretagne (grande représentativité statistique).
Une étude portant sur sept sites (ordures ménagères plus déchets artisanaux plus déchets
de démolition) de Grande-Bretagne [Allen, 1997], propose des fourchettes de teneurs par
familles de composés. Les concentrations en alcools et cétones dans le biogaz varient de 2
à 84 mg/m3 pour cinq sites et de 689 à 2069 mg/m3 pour deux autres et les teneurs en esters
sont respectivement de <0,1 et de 1240-1473 mg/m3. Les auteurs pensent que cette
différence peut aussi bien provenir de l’âge des déchets que de leur composition ; ces
molécules sont plutôt issues de la biodégradation des fruits et légumes qui sont très présents
dans cette région de Grande-Bretagne.
• Les composés contenant du soufre
Les composés organiques contenant du soufre proviennent essentiellement de la matière
organique facilement biodégradable. Les composés organiques sulfurés sont à l’origine des
principaux problèmes d’odeur du biogaz. Egalement, certains mercaptans sont parmi les
composés organiques volatils les plus toxiques du biogaz. Le tableau suivant montre des
fourchettes de valeurs pour des composés organiques sulfurés analysés dans le biogaz.
Tableau 4 : Teneurs en composés organiques sulfurés dans le biogaz en mg/m3
Parker
2002
Rettenberger, Stegman
1996*
Ineris
1996
EPA
1997
Hours
2000a
Bradley
2001 Méd. Moy.
Méthylmercaptan
Ethylmercaptan
Diméthylsulfure
Diméthyldisulfure
Diéthylsulfure
Dipropyldisulfure
Disulphure de carbone
Oxysulphure de carbone
Thiophène
0,1 – 430
0 – 120
1,6 – 24
0,02 – 40
<0,5 – 22
<0,1 – 1,9
<LQ <LQ
2,8 – 30
5,4
6,3
22
1,97
1,3
1,26
0,91
0,76
0,05
6
1
0,67
2,4 7,3
0,15
0,22
0,12
0,79
1-propanéthiol
2-propanéthiol
1-buthanéthiol
2-buthanéthiol
1-propanéthiol, 2-méthyle
2-propanéthiol, 2-méthyle
Propane, 1-(méthylthiol)
Butane, 2-(méthylthiol)
1,3
55
0
37
0,21
0,11
0,08
0,16
0,43
0,2
LQ : Limite de quantification
- Rettenberger, Stegmann, 1996 : ont utilisé des données provenant essentiellement de Grande-Bretagne [Brookes, Young, 1983 ; Young, Parker, 1983 ; Young, Heasman, 1985 ; Höfler et al, 1987] ;
- Ineris, 1996 : mesures réalisées sur quatre sites français ;
- EPA, 1997, cité par Parker et al, 2002 : moyennes de mesures réalisées sur plusieurs sites des Etats-Unis ;
- Hours, 2000a : moyennes d’analyses (n=9) réalisées sur deux sites français ;
- Bradley, 2001 :analyses réalisées sur deux décharges d’ordures ménagères et de déchets industriels de Grande-Bretagne ;
- Parker, 2002 : compilation de données tirées de la littérature et d’autres données provenant essentiellement de Grande-Bretagne (grande représentativité statistique).
• Les hydrocarbures
Les auteurs considèrent que la plupart des hydrocarbures que l’on trouve dans le biogaz
peuvent être aussi bien générés par la biodégradation des déchets fermentescibles que par
celle de molécules anthropogéniques. Sous le terme d’hydrocarbures, sont notamment
comprises les deux grandes familles que sont les hydrocarbures aliphatiques (alcanes,
isoalcanes…) et les hydrocarbures cycliques. Le tableau 8 présente des teneurs observées
dans le biogaz.
L’étude citée dans un paragraphe précédent et portant sur sept sites (ordures ménagères
plus déchets artisanaux plus déchets de démolition) de Grande-Bretagne [Allen, 1991],
propose des fourchettes de teneurs par familles de composés. Les concentrations en
terpènes dans le biogaz varient de 35 à 244 mg/m3 pour cinq sites et de 229 à 652 mg/m3
pour les deux autres. Cette différence est à rapprocher de celle observée pour les composés
oxygénés et expliquée par l’âge et la composition des déchets. Quant aux teneurs en
alcanes et cycloalcanes, elles varient respectivement de 302 à 1543 mg/m3 et de 80 à
487 mg/m3.
Au cours d’une étude récente sur un site français [Chiriac, 2002], il a été observé que le
limonène émanait de "déchets frais" ; il s’agit d’une molécule essentiellement anthropogène
qui, dans les conditions normales d’emploi, est un produit stable qui peut cependant s’oxyder
lentement en présence d’air et se polymériser (formation d’un film).
Tableau 5 : Teneurs en hydrocarbures (cycliques et aliphatiques) dans le biogaz en mg/m3
Parker
2002
Rettenberger, Stegman
1996
EPA
1997
Eklund
1998
Hours
2000a
Bradley
2001 Méd. Moy.
Limonène
α-pinène
Menthène
Camphor/fenchène
Autres terpènes
Cyclohexane
Cyclopentane
Méthylcyclohexane
Méthylcyclopentane
3,3 – 269
14
3 – 13
5,5 – 503
215
48
7,7
2,8
3,4
1
2
37
29
4,6
33
6,7
Ethane
Butane
Propane
Isobutane
Pentane
Isopentane
3-méthylpentane
Hexane
Heptane
Octane
Nonane
Décane
2-méthylhexane
3-méthylhexane
2-méthylpentane
3-méthylpentane
1193
13
22
11
25
299
9,9
26
21
3,1
12
30
3,5
5,1
20
89
3,5
1,2
5
2,3
3,9
2,7
4,2
4,4
3,2
1,7
6,3
13,6
5
8,1
33,6
67
19,9
19
- Rettenberger, Stegmann, 1996 : ont utilisé des données provenant essentiellement de Grande-Bretagne [Brookes, Young, 1983 ; Young, Parker, 1983 ; Young, Heasman, 1985 ; Höfler et al, 1987] ;
- EPA, 1997, cité par Parker et al, 2002 : moyennes de mesures réalisées sur plusieurs sites des Etats-Unis ;
- Eklund, 1998 : moyennes d’analyses réalisées sur la plus grosse décharge d’ordures ménagères des Etats-Unis (New York) ;
- Hours, 2000a : moyennes d’analyses (n=9) réalisées sur deux sites français ;
- Bradley, 2001 : analyses réalisées sur deux décharges d’ordures ménagères et de déchets industriels de Grande-Bretagne ;
- Parker, 2002 : compilation de données tirées de la littérature et d’autres données provenant essentiellement de Grande-Bretagne (grande représentativité statistique).
2.4.3. Les composés anthropogéniques
• Les hydrocarbures aromatiques monocycliques
Les quantités d’hydrocarbures aromatiques émises par le biogaz des décharges sont
négligeables vis-à-vis des émissions des autres sources que sont notamment le trafic routier
et l’industrie chimique. A partir de pilotes constitués avec des échantillons d’ordures
ménagères de la ville de Hambourg (Allemagne), certains auteurs [Deipser, 1994] ont
calculé qu’environ un tiers des BTEX s’échappait par le biais des lixiviats au cours de la
phase acide, puis essentiellement par le biogaz lors de la phase méthanogène stable. Des
teneurs en composés aromatiques analysés dans le biogaz de différents sites sont
présentées dans le tableau 9.
Tableau 6 : Teneurs de composés aromatiques dans le biogaz en mg/m3
Parker, 2002
Deipser, Stegman,
1994 (max.)
Rettenberger, Stegman,
1996
Ineris 1996
EPA 1997
Allen, 1997
Eklund, 1998
Hours, 2000a
Méd. Moy. Benzène
Toluène
Ethylbenzène
Xylènes
o-Xylène
m,p-Xylène
Styrène
m-Diéthylbenzène
p-Diéthylbenzène
Propylbenzène
Isopropylbenzène
n-Butylbenzène
t-Butylbenzène
Isobutylbenzène
1-Méthyl-4-éthylbenzène
1-Méthyl-4-isopropylbenzène
Triméthylbenzènes
1,2,3-Triméthylbenzène
1,2,4-Triméthylbenzène
1,3,5-Triméthylbenzène
m-Ethyltoluène
o-Ethyltoluène
p-Ethyltoluène
p-Isopropyltoluène
8,3
16
11
6,5
24
0,03 – 15
0,2 – 615
0,5 – 236
0,2 – 383
0,1 – 10
1,5 – 173
<LQ – 39
<LQ – 143
<LQ – 76
<LQ – 120
22
57
<0,1 – 7
10 – 287
36 – 440
<0,5 – 90
<0,5 – 366
<0,1 – 187
3,2
60
22
10
28
9,4
8,7
16
11
9
30
10
27
9,4
13
18
11
79
1,2
43
8,1
2,4
5,3
0,3
0,8
0,5
2,6
1,1
4,1
1,1
0,5
1,2
12
6,5
4,7
0,2
11
4,9
86
38
24
2,8
24
11
LQ : Limite de quantification
- Deipser, Stegmann, 1994 : ces données qui sont des maximums, proviennent d’analyses de biogaz émanant de pilotes constitués avec des échantillons d’ordures ménagères de Hambourg (Allemagne) ;
- Rettenberger, Stegmann, 1996 : ont utilisé des données provenant de Grande-Bretagne et d’Allemagne [Brookes, Young, 1983 ; Young et Parker, 1983 ; Young, Heasman, 1985 ; Rettenberger, 1986 ; Laugwitz et al, 1988] ;
- Ineris, 1996 : mesures réalisées sur quatre sites français ;
- EPA, 1997, cité par Parker et al, 2002 : moyennes de mesures réalisées sur plusieurs sites des Etats-Unis ;
- Allen, 1997 : fourchettes de mesures réalisées sur sept sites de déchets ménagers de Grande-Bretagne (aucun déchets industriels) ;
- Eklund, 1998 : moyennes d’analyses réalisées sur la plus grosse décharge d’ordures ménagères des Etats-Unis (New York) ;
- Hours, 2000a : moyennes d’analyses (n=9) réalisées sur deux sites français ;
- Parker, 2002 : compilation de données tirées de la littérature et d’autres données provenant essentiellement de Grande-Bretagne (grande représentativité statistique).
• Les hydrocarbures halogénés
Les hydrocarbures chlorés peuvent provenir de divers déchets ménagers spéciaux. A ce
titre, on peut noter les nombreux solvants que l’on trouve notamment dans les peintures, les
composés constituant les produits de nettoyage, certains pesticides, les produits de
protection du bois, les surfactants, les colles et de nombreux autres produits [Reinhart,
1993 ; Deipser, 1996]. Les hydrocarbures halogénés comme les chlorofluorocarbones sont
désormais interdits du fait de leur persistance et de leur influence sur la couche d’ozone.
Toutefois, leur utilisation antérieure à la réglementation, par exemple comme fluides
frigorifiques, et la répercution obligatoire sur la composition des déchets actuels fait que l’on
retrouve encore ces composés organiques dans le biogaz de certaines décharges. En 1990,
d'après un bilan réalisé sur l'ensemble des décharges de Grande-Bretagne, les quantités de
CFC dégagées avaient été estimées à 280 tonnes par an [Scott, 1990]. Le tableau suivant
présente des teneurs en hydrocarbures halogénés analysées dans le biogaz en deux listes :
les composés aliphatiques halogénés et les composés aromatiques chlorés.
Tableau 7 : Teneurs de composés aliphatiques halogénés et aromatiques halogénés dans le biogaz
en mg/m3
Parker, 2002
Deipser, 1996
Rettenberger, Stegman,
1996
Ineris 1996
EPA 1997
Allen0, 1997
Eklund, 1998
Hours, 2000a Méd. Moy.
Composés aliphatiques halogénés
Bromodichlorométhane
Trichlorofluorométhane (R11)
Trichlorotrifluorométhane
Dichlorodifluorométhane (R12)
Dichlorofluorométhane (R21)
Chlorofluorométhane
Chlorodifluorométhane (R22)
Chlorotrifluorométhane
Trichlorotrifluoroéthane
1,1,2-Trichlorotrifluoroéthane
1-Chloro-1,1-difluoroéthane
Dichlorotétrafluoroéthane
1,2- Dichlorotétrafluoroéthane
Chlorométhane
Dichlorométhane
Trichlorométhane
Tétrachlorométhane
Chloroéthane
1,1-Dichloroéthane
1,2-Dichloroéthane
1,2-Dichloropropane
1,1,1-Trichloroéthane
1,1,2,2-Tétrachloroéthane
Dichloroéthylène
Trichloroéthylène
Tétrachloroéthylène
1,1-Dichloroéthylène
1,2-Dichloroéthylène
Chloroéthène (Chl. de vinyl)
1,1-Dichloroéthène
1,2-Dichloroéthène
Cis-1,2-Dichloroéthène
t-1,2-Dichloroéthène
Trichloroéthène
Tétrachloroéthène
9,7
52
12
13
1
4,1
27
0,06
0,7
3,4
6,7
2,3
3,3
<LQ – 500
<LQ – 30
4 – 700
0,4 – 14
0,1 – 110
2 – 276
<LQ – 10
1 – 20
<LQ – 684
<LQ – 50
<0,5 – 21
<LQ – 29
<LQ – 294
<LQ – 312
<LQ – 250
0,4 – 138
2-100
<LQ – 264
23
4,7
85
12
5
2,7
54
3,6
10,4
1,8
0,9
2,9
8,3
20
0,9
12
17
28
<0,1 – 74
43 – 231
<0,5 – 114
<0,5 – 90
<0,5 – 366
<0,5 – 28
1 – 85
<0,1 – 21
<0,1 – 8
<0,1 – 62
<0,1 – 18
<0,1 – 87
<0,1 – 6
1 – 182
<0,1 – 152
<0,1 – 255
6,9
0,4
0,3
1,7
1,7
3
0,3
3,9
0,2
2,6
3,5
12
3,2
1,2
0,2
5,2
13,3
1,6
13
5,6
0,1
1
7,7
2,4
1,5
17
12,6
20
167
34
0,8
19
0,4
5,3
78
476
16
190
65
11
16
33
8,8
11
113
Composés aromatiques halogénés
Chlorobenzène
Dichlorobenzène
p-Dichlorobenzène
o-Dichlorobenzène
m-Dichlorobenzène
Dichlorotoluène
<0,01 – 5,3
16
43
1,3
1,4
5,8
92
14
12
8,3
0,1
12
247
LQ : Limite de quantification
- Deipser et al, 1996 : ces données déjà anciennes, tirées de [Deipser et al, 1991], sont des moyennes d’analyses de biogaz émanant de huit sites allemands ;
- Rettenberger, Stegmann, 1996 : ont utilisé des données provenant essentiellement d’Allemagne et, pour deux publications, de Grande-Bretagne [Rettenberger, 1986 ; Brookes, Young, 1983 ; Young, Heasman, 1985 ; Arendt, 1985 ; Pruggmayer et al., 1982 ; Schilling, Hinz, 1987 ; Laugwitz et al, 1988] ;
- Ineris, 1996 : mesures réalisées sur quatre sites français ;
- EPA, 1997, cité par Parker et al, 2002 : moyennes de mesures réalisées sur plusieurs sites des Etats-Unis ;
- Allen, 1997 : fourchettes de mesures réalisées sur sept sites de déchets ménagers de Grande-Bretagne (aucun déchets industriels) ;
- Eklund, 1998 : moyennes d’analyses réalisées sur la plus grosse décharge d’ordures ménagères des Etats-Unis (New York) ;
- Hours, 2000a : moyennes d’analyses (n=9) réalisées sur deux sites français ;
- Parker, 2002 : compilation de données tirées de la littérature et d’autres données provenant essentiellement de Grande-Bretagne (grande représentativité statistique).
Le cas du chlorure de vinyle (chloroéthène)
Les composés aliphatiques chlorés et plus particulièrement les composés les plus chlorés
peuvent, dans les conditions réductrices d’une décharge, notamment pendant la phase
méthanogénique, subir des réactions de déhalogénation. Dans ce cas, un atome de chlore
est substitué par un atome d’hydrogène. Plus les atomes de chlore sont nombreux dans le
composé et plus la déchloration peut être forte. Ainsi, au fur et à mesure que ces réactions
se produisent, les quantités de composés aliphatiques fortement chlorés diminuent, des
composés moins chlorés, comme par exemple le chlorure de vinyle, s’accumulent et de
fortes concentrations peuvent être trouvées dans le biogaz [Christensen, 1996b]. Dans un
premier temps, le tétrachloroéthylène se dégrade en trichloroéthylène ; dans une seconde
étape, un mixte de dichloroéthylène (cis-1,2 et trans-1,2-dichloroéthylène) est généré d’où
sera issu le chlorure de vinyle (chloroéthène) [Rettenberger, 1996]. Cela explique la
présence de chlorure de vinyle dans le biogaz alors qu’il est absent des déchets mis en
décharge.
Le même phénomène de déhalogénation est à l’origine de la formation de
chlorodifluorométhane à partir de dichlorodifluorométhane, et de dichlorofluorométhane à
partir de trichlorofluorométhane [Rettenberger, 1996].
• Les hydrocarbures aromatiques polycycliques
L’étude effectuée en 2001 par le Réseau santé déchets sur deux centres de stockage
d’ordures ménagères français présente des teneurs d’un grand nombre de composés
organiques dans le biogaz et dans l’air ambiant des décharges [Hours, 2001]. Parmi ces
polluants organiques, un HAP (hydrocarbure aromatique polycyclique), le naphtalène, a été
analysé : la moyenne de la concentration atmosphérique est de 0,1 mg/m3 pour 9 analyses
(fourchette de 0,01 à 0,2 mg/m3).
Plus récemment, l’Ineris a réalisé des analyses d’HAP sur des biogaz d’origines différentes
[Poulleau, 2002]. Les résultats obtenus sur le biogaz d’un centre de stockage de classe 2
sont présentés dans le tableau suivant.
Tableau 8 : Teneurs en HAP dans le biogaz d’un centre de stockage de classe 2 français en µg/m3
[Poulleau, 2002].
Naphtalène 67 Acénaphtylène 22 Acénaphtène 0,23 Fluorène 0,79 Phénantrène 0,22 Anthracène 0,26 Fluoranthène 0,026 Pyrène <LQ Benzo-a-Anthracène <LQ Chrysène 0,011 Benzo-b-fluoranthène <LQ Benzo-k-fluoranthène 0,0006 Benzo-a-pyrène <LQ Dibenzo-a,h-Anthracène <LQ Benzo-g,h,i-Pérylène <LQ Indéno-1,2,3,c,d-Pérylène <LQ
LQ : Limite de quantification
2.5. Les micropolluants métalliques
L’étude effectuée en 2001 par le Réseau santé déchets sur deux centres de stockage
d’ordures ménagères présente des teneurs en éléments métalliques dans le biogaz et dans
l’air ambiant des décharges [Hours, 2001]. Parmi les métaux identifiés, le manganèse est le
métal le plus représenté.
D’autres auteurs ont identifié les différents composés organo-métalliques présents dans le
biogaz. Quels que soient les pays, ils pointent tous la présence d’arsenic, d’antimoine et
d’étain [Feldmann, 1995 ; Junyapoon, 2002 ; Poulleau, 2002]. Le tableau suivant rassemble
les valeurs minimales et maximales rapportées par ces études.
Tableau 9 : Teneurs en métaux dans le biogaz en µg/m3.
Hours, 2001
Feldmann, Hirner, 1995 Particulaire Gazeux
Poulleau, 2002
Cadmium <LQ <LQ 0,8 – 62 <LQ Chrome <LQ – 14 <LQ – 2 41 Cuivre 9 – 44 0,4 – 5,1 1,9 Fer 79 – 180 5,5 – 17 Manganèse <LQ – 4 2 – 4160 1,7 Molybdène 1 – 10 <LQ – 5,3 Nickel <LQ – 10 <LQ 2,9 Plomb 0,01 – 0,03 <LQ – 14 <LQ – 5 4,4 Zinc 520 – 1326 <LQ – 1,8 Argent <LQ <LQ – 12 Aluminium 460 – 1150 3 – 25 Baryum 830 – 1750 <LQ Etain 8,6 – 35 <LQ – 50 <LQ <LQ Sélénium 0,003 – 0,004 <LQ – 1,7 <LQ <LQ Antimoine 24 – 72 <LQ – 4,4 <LQ – 27 31 Mercure 0,05 – 0,13 <LQ – 0,2 <LQ – 37 <LQ Arsenic 16 – 49 <LQ – 10 <LQ – 20 16
LQ : Limite de quantification
2.6. Discussion
Pour chaque polluant considéré, on constate que la littérature scientifique rapporte des
valeurs qui peuvent varier considérablement selon les auteurs. Il serait erroné de vouloir
établir une valeur type caractéristique du biogaz en moyennant ces données, d’autant que
certains auteurs présentent des fourchettes de valeurs, d’autres des moyennes qui peuvent
être statistiquement représentatives ou non, alors que d’autres publient des résultats pour un
site ou deux.
Toutefois, il ne faut pas s’interdire la comparaison des différentes teneurs compilées dans
les paragraphes précédents, mais cette opération doit pouvoir s’effectuer en connaissance
d’un certain nombre de considérations :
- les techniques de prélèvement peuvent être très différentes et ne pas présenter la même
efficacité ;
- les techniques analytiques, notamment d’extraction, peuvent être à l’origine de
différences notables ;
- l’objet des prélèvements peut varier d’un auteur à un autre (biogaz avant la torchère,
biogaz en sortie d’évent, biogaz issu d’une fissure…) ;
- d’un pays à un autre et dans le temps, les décharges ne sont pas ou n’ont pas été
gérées de la même manière, acceptant ou non des déchets industriels (cas du "co-
disposal" en Grande-Bretagne) ;
- l’hétérogénéité des déchets mis en décharge peut entraîner des différences de teneurs,
voire présence ou absence de certains polluants, suivant le lieu de prélèvement (sur une
même décharge ou selon la décharge considérée) ;
- les résultats présentés ne sont jamais ou rarement reliés à une phase de production du
biogaz telle que les modèles les ont établies.
Il convient cependant de souligner que l’on retrouve la plupart des micropolluants du biogaz
d’un auteur à un autre ; les seules différences sont alors des différences de teneurs.
2.7. Les rejets atmosphériques des torchères
En France, il n'existe pas de réglementation spécifique aux polluants atmosphériques émis
par la combustion du biogaz de décharges. Afin de mieux connaître ces émissions, le
ministère chargé de l'Environnement, l'Ademe et le SNAD ont confié à l'Ineris, dans la
deuxième moitié des années quatre-vingt-dix, une étude portant sur la caractérisation des
rejets dans l'atmosphère de trois torchères de biogaz de type différent installées sur des
centres de stockage [Ineris, 1999]. Selon cette étude, la variabilité de la composition des
biogaz a un effet sur les mesures en produits soufrés et halogénés émis à l'atmosphère
après combustion. En effet, les torchères de deux des sites ne rejetaient pas de produits
soufrés, alors que la troisième rejetait 39 mg/Nm3 de SO2 et jusqu'à 5 µg/Nm3 de H2S. Les
concentrations des émissions en HCl (acide chlorhydrique) et HF (acide fluorhydrique)
varient respectivement de 1,8 à 11,7 mg/Nm3 et de 0,2 à 2,3 mg/Nm3. Enfin, les teneurs en
dioxines (I-TEQ) varient de 3 à 19 pg/Nm3. Dans le cadre de ce travail, aucun autre polluant
n'a été recherché.
Hormis cette étude de l'Ineris, la recherche bibliographique a fait ressortir l'absence de
publications concernant les émissions de polluants liées à la combustion du biogaz.
3. Les lixiviats
3.1. Généralités
Les lixiviats, appelés familièrement "jus de décharge", sont le résultat de la percolation des
eaux météoriques au travers des déchets. Avec ce processus, les eaux se chargent
mécaniquement et surtout chimiquement en substances minérales et organiques.
Comme pour le biogaz, la composition des lixiviats dépend fondamentalement de l’âge de la
décharge et donc de la phase de biodégradation de la matière organique. Ainsi, trois types
de lixiviats ont été distingués [Millot, 1986] :
- les lixiviats jeunes ;
- les lixiviats intermédiaires ;
- les lixiviats âgés ou stabilisés.
Les lixiviats jeunes se caractérisent par une charge organique élevée relativement
biodégradable constituée principalement d’acides gras volatils (AGV). Ces lixiviats peuvent
être chargés en métaux (jusqu’à 2 g/l) du fait de leur pH relativement bas (< 6,5). Ils
correspondent aux premières phases non méthanogènes de l’évolution d’une décharge.
Les lixiviats intermédiaires présentent une charge organique un peu moindre avec une
biodégradabilité assez faible. En effet, les acides carboxyliques (AGV) ne représentent plus
que 20 à 30 % de cette charge, à égalité avec les composés de poids moléculaire élevé et
les composés de faible poids moléculaire. De ce fait, le pH est voisin de la neutralité et la
charge en métaux devient négligeable. Ces lixiviats correspondent globalement à la phase
méthanogène stable.
Les lixiviats âgés sont caractérisés par une faible charge organique, principalement des
composés fulviques et humiques de haut poids moléculaire. Sont également présents des
composés de faible poids moléculaire tout aussi réfractaires à la biodégradation. Ces lixiviats
stabilisés correspondent à la phase de maturation de la décharge. Toutes ces
caractéristiques sont résumées dans le tableau suivant [Amokrane, 1994].
Tableau 10 : Caractéristiques principales des différents types de lixiviats
Lixiviats
Jeunes
Lixiviats
intermédiaires
Lixiviats
stabilisés Age de la décharge < 5 ans 5 à 10 ans > 10 ans pH < 6,5 6,5 à 7,5 > 7,5 DCO (g/l) 10 à 20 5 à 10 < 5 DBO5/DCO (biodégradabilité)
> 0,5
bonne
0,1 à 0,5
assez faible
< 0,1
très faible AGV (% du COT) > 70 5 à 30 < 5
En résumé, avec le temps, les teneurs en métaux des lixiviats diminuent rapidement avec les
AGV ; parallèlement, le poids moléculaire des constituants organiques augmente. Les
lixiviats d’une vieille décharge seront donc globalement moins chargés que ceux d’une
jeune, mais plus difficiles à traiter.
On constate que la pollution organique des lixiviats est présente pendant les dix premières
années. Ainsi, la période de 30 ans prescrite par la réglementation permet d’assurer
largement la collecte et le traitement des lixiviats les plus chargés.
Hormis l’évolution dans le temps, la composition des lixiviats dépend évidemment de la
nature des déchets enfouis, la présence ou l’absence de matière organique fermentescible
étant prépondérante. Enfin, les conditions climatiques conjuguées au mode d’exploitation du
site jouent sur les quantités de lixiviat produites et donc à fortiori sur leur qualité.
3.2. Composition globale
Les auteurs relèvent classiquement quatre types de polluants [Pronost, 2000] :
- La matière organique dissoute ou en suspension, issue de la biomasse, exprimée
généralement en DCO (les AGV, les substances humiques et fulviques…) ;
- Les micropolluants organiques (hydrocarbures, composés aromatiques…) ;
- Les composés minéraux majeurs sous forme ionique (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, Fe2+,
HCO3-, Cl-, SO42-…) ainsi que d’autres composés tels que les borates, les sulfites… ;
- Les cations de métaux lourds à l’état de traces, sous forme majoritairement complexée
par des ligands minéraux (HCO3-, Cl-, SO42-) ou organiques (macromolécules de type
humique et fulvique).
Egalement, les lixiviats peuvent aussi contenir certains micro-organismes pathogènes [Sillet,
2001].
Compte tenu que la composition des lixiviats est fonction des déchets enfouis, de l’âge de la
décharge, de la météorologie et des techniques utilisées, les teneurs des différents polluants
varient énormément d’un lixiviat à l’autre. On peut le constater dans le tableau suivant qui
présente les résultats d’une compilation d’analyses.
Tableau 11 : Teneurs en polluants observées (éléments majeurs et principaux "métaux lourds") dans
les lixiviats de décharge de déchets non dangereux.
Ademe
1995 n
Kjeldsen et al, 2002
pH 6,0 à 8,4 37 4,5 à 9
Conductivité µS/cm 984 - 25800 18 2500 - 35000
DCO mg O2/l 375 - 36315 36 140 - 152000
DBO5 mg O2/l 110 - 16996 35 20 - 57000
COT mg/l 121 - 2340 7 30 - 29000
Azote Kjeldhal mg/l 19 - 2695 29 14 - 2500
MES totales mg/l 39 - 9048 23 2000 - 60000
Phosphore total mg/l 0,95 – 21,2 12 0,1 - 23
N-NH4+ mg/l 11 - 3186 29 50 - 2200
Cl- mg/l 29,5 - 3084 34 150 - 4500
SO42- mg/l <5 - 154 19 8 - 7750
HCO3- mg/l 610 - 7320
Na+ mg/l 72 - 2540 5 70 – 7700
K+ mg/l 148 - 1640 5 50 - 3700
Ca2+ mg/l 23 - 134 6 10 - 7200
Mg2+ mg/l 29 - 560 3 30 – 15000
Fer mg/l 1,39 - 165 31 3 - 5500
Manganèse mg/l <0,05 - 3895 13 0,03 - 1400
Arsenic mg/l 0,005 – 0,82 11 0,01 - 1
Cadmium mg/l <0,0002 – 0,072 31 0,0001 – 0,4
Chrome mg/l <0,001 – 0,99 31 0,02 – 1,5
Cobalt mg/l 0,005 - 10
Cuivre mg/l <0,01 – 0,64 31 0,005 - 10
Nickel mg/l <0,05 – 1,78 11 0,015 - 13
Plomb mg/l <0,001 – 0,7 31 0,001 - 5
Zinc mg/l 0,032 – 40,1 32 0,03 - 1000
Mercure µg/l 0,15 – 2,9 9 0,05 -160
- Ademe, 1995 : données provenant de 11 décharges françaises de classe 2 sur la période 1982-1994 ;
- Kjeldsen et al, 2002 : fourchettes de valeurs tirées d’une compilation de données issues de la littérature
(n=14 publications relatives à des décharges d’Allemagne, de Grande-Bretagne, d’Europe du Nord et
d’Italie sur la période 1980-1997).
Dans le tableau suivant sont présentées des teneurs en polluants de deux sortes de lixiviats,
un lié à la phase acide et l’autre lié à la phase méthanogène. L’auteur s’est appuyé sur les
résultats obtenus à partir de lixiviats provenant d’une quinzaine de décharges allemandes
d’ordures ménagères [Ehrig, 1983 ; Ehrig, 1989]. Une seule valeur moyenne est donnée
pour les éléments qui ne montrent aucune variation significative entre les deux phases.
Tableau 12 : Teneurs en polluants dans les lixiviats en fonction de la phase de biodégradation de la
matière organique [Ehrig, 1983 ; Ehrig, 1989].
Phase acide Moyenne Phase méthanogénique Min. Moy. Max. Min. Moy. Max. pH 4,5 6,1 7,5 7,5 8 9 DCO mg O2/l 6000 22000 60000 500 3000 4500 DBO5 mg O2/l 4000 13000 40000 20 180 550 DBO5/ DCO (biodégradabilité) 0,58 0,06 SO4
2- mg/l 70 500 1750 10 80 420 Ca2+ mg/l 10 1200 2500 20 60 600 Mg2+ mg/l 50 470 1150 40 180 350 Fer mg/l 20 780 2100 3 15 280 Manganèse mg/l 0,3 25 65 0,03 0,7 45 Zinc mg/l 0,1 5 120 0,03 0,6 4 Phosphore total mg/l 5,7 N-NH4+ mg/l 741
Azote Kjeldhal mg/l 592 Cl- mg/l 2119 Na+ mg/l 1340 K+ mg/l 1085 Arsenic mg/l 0,13 Cadmium mg/l 0,005 Chrome mg/l 0,28 Cobalt mg/l 0,05 Cuivre mg/l 0,065 Nickel mg/l 0,17 Plomb mg/l 0,087
Ce tableau montre une baisse significative de la charge organique biodégradable
représentée par la DBO5 avec le temps et l’évolution de la décharge ; parallèlement, on peut
observer que certains composants inorganiques des lixiviats dépendent de la matière
organique dissoute et de l’âge de la décharge. Ainsi, on constate qu’avec la diminution des
AGV et donc l’augmentation du pH (entraînant des phénomènes de sorption et de
précipitation), les concentrations de cations comme le calcium, le magnésium, le fer, le
manganèse et le zinc sont en baisse très nette dans les lixiviats de la phase méthanogène.
Les concentrations en sulfates baissent également, mais du fait de la réduction régulière des
sulfates en sulfures.
Un certain nombre d’autres éléments inorganiques comme les chlorures, le sodium et le
potassium présentent des teneurs relativement stables d’une phase à l’autre ; pour ces
éléments, les phénomènes de sorption, de complexation ou de précipitation ont des effets
mineurs. L’entraînement de ces éléments par la percolation devrait tendre à diminuer leurs
concentrations avec le temps, mais l’auteur de l’étude n’observe aucune baisse de ces
paramètres après vingt ans de percolation au travers des déchets. Une autre étude basée
sur 13 décharges des Etats-Unis présente des fourchettes de concentrations équivalentes et
confirme les tendances observées [Krug, 1997, cités par Kjeldsen, 2002].
L’azote ammoniacal est un polluant qui ne montre aucune évolution significative de ses
teneurs dans les lixiviats avec le temps. La plupart des auteurs publient des concentrations
de l’ordre de 500 à 2 000 mg/l quel que soit l’âge de la décharge et identifient l’ammoniaque
comme étant le polluant le plus caractéristique des lixiviats sur le long terme [Kjeldsen,
2002]. Cet élément est essentiellement le résultat de la biodégradation des protéines et ne
peut être dégradé sous des conditions anaérobies méthanogènes ; la seule possibilité
d’élimination est l’entraînement par la percolation. Les lixiviats de décharges allemandes de
21 à 30 ans présentent des concentrations en ammoniaque de 445 mg/l en moyenne
[Krumpelbeck, 1999, cités par Kjeldsen, 2002].
Le tableau suivant donnant la composition globale des lixiviats montre une large gamme de
variation des teneurs en métaux lourds. Il compile les résultats de six publications
relativement récentes, de 1994 à 2001 [citées par Kjeldsen, 2002], qui font état de
concentrations en six métaux lourds dans les lixiviats en phase méthanogène de décharges
d’Allemagne, du Danemark, du Royaume-Uni et du Canada.
Tableau 13 : Variations des teneurs de six métaux dans les lixiviats
Teneurs des métaux
min - max Cd 0,2 – 6 µg/l Ni 10 – 170 µg/l Zn 0,003 – 9 mg/l Cu 2 – 270 µg/l Pb <5 – 188 µg/l Cr 0,002 – 1,6 mg/l
Les niveaux des concentrations mesurées sont notamment liés à la mobilisation possible des
métaux lourds présents au sein des déchets ainsi qu'à la présence de matière organique.
Certains auteurs [cités par Kjeldsen, 2002] ont montré que seulement moins de 0,02 % des
métaux lourds avaient été mobilisés par les lixiviats au bout de 30 ans du fait des
phénomènes de sorption par les déchets et la matière organique et de précipitation par les
sulfures, les carbonates, voire par les phosphates et les hydroxydes.
3.3. Les micropolluants organiques anthropogéniques
Le tableau 17 établit une liste des principaux composés détectés par différents auteurs et
rapporte les concentrations correspondantes. Les polluants sont classés par famille. Il est le
résultat d’une compilation de données réalisée à partir de 27 publications internationales
faisant état de lixiviats de décharges situées principalement en Europe et aux Etats-Unis et
couvrant une période allant de 1977 à 2000 [Kjeldsen, 2002]. Ces décharges sont
majoritairement des décharges d’ordures ménagères. Les auteurs font remarquer que
depuis une vingtaine d’années, les quantités de déchets dangereux enfouis en décharges
d’ordures ménagères sont en forte régression, mais que ces résultats reflètent toujours une
réalité. Les fourchettes de valeurs observées sont assez larges du fait des différences
importantes de composition des déchets d’une décharge à l’autre, d’un pays à l’autre ainsi
que des différences d’âge des déchets. Les polluants les plus fréquents et présentant les
plus fortes teneurs sont les hydrocarbures aromatiques et les hydrocarbures chlorés comme
le dichlorométhane, le 1,1,1-trichloroéthane, le trichloroéthylène ou encore le
tétrachloroéthylène.
Tableau 14 : Teneurs en composés organiques anthropogéniques dans les lixiviats en µg/l
Familles et composés Concentrations en µ/l N*
Cétones
Acétone
Méthyléthylcétone
Méthyle-iso-butylcétone
6 – 4400
110 – 6600
1,1 – 176
4
3
2
Esters phosphatés
Tri-n-butylphosphate
Triéthylphosphate
1,2 – 360
1 – 5
5
3
Phtalates (Esters)
Monométhylphtalate
Diméthylphtalate
Diéthylphtalate
Méthyléthylphtalate
Mono-(2-éthylhexyl)-phtalate
Di-(2-éthylhexyl)-phtalate
Mono-butylphtalate
Di-n-butylphtalate
Di-isobutylphtalate
Mono-benzylphtalate
Butylbenzylphtalate
Dioctylphtalate
Acide phtalique
1
0,1 – 7,7
0,1 – 660
2 – 340
4 – 14
0,6 - 236
4 – 16
0,1 – 70
3 – 6
6 – 16
0,2 – 8
1 – 6
2 – 14000
1
1
6
1
2
5
2
6
1
2
4
1
2
Composés furaniques
Tétrahydrofuran 9 – 430 4
Ethers
MTBE (Méthyl-tert-butyl-éther) 0,8 – 35 1
Terpènes
Camphor
Fenchène
Cumène
21 – 255
7,3 – 83
0,3 – 7,4
6
4
4
Sulfonates (composés oxygénés)
Naphtalène-1-sulfonate
Naphtalène-2-sulfonate
Naphtalène-1,5-disulfonate
Naphtalène-1,6-disulfonate
Naphtalène-2,7-disulfonate
2-Aminoaphtalène-4,8-disulfonate
p-Toluènesulfonate
506 – 616
1143 – 1188
<2,5 – 51
366 – 397
129 – 145
73 – 109
704 – 1084
1
1
1
1
1
1
1
Alkylphénols
Nonylphénol
Nonylphénolmonocarboxylate
6,3 – 7
0,5 – 3
1
1
Tableau 17 (suite)
Familles et composés C Noncentrations en µ/l *
Phénols
Phénol
Ethylphénols
Crésols
Bisphénol A
3,5-Diméthylphénol
2,5-Diméthylphénol
2,4-Diméthylphénol
3,4-Diméthylphénol
2,6-Diméthylphénol
2-Méthoxyphénol
2,3-Chlorophénol
4-Chlorophénol
4-Chloro-m-crésol
3,5-Dichlorophénol
2,3,4,6-Tétrachlorophénol
0
<
0
2
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
,6 – 1200
300
,1 – 2100
00 – 240
,7 – 27,3
,4 – 4,5
,1 – 12,5
,03 – 10,4
,3 – 1,9
1
,03 – 1,6
,2 – 1,3
,2 – 10,2
,08 – 0,63
,08 – 3
7
2
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Hydrocarbures aromatiques Benzène
Toluène
Xylènes
Ethylbenzène
Triméthylbenzènes
n-Propylbenzène
t-Butylbenzène
m-Ethyltoluène
o-Ethyltoluène
p-Ethyltoluène
Styrène
0,2 – 1630
1 – 12300
0,8 – 3500
0,2 – 2329
0,3 – 250
0,3 – 16
2,1 – 21
0,3 – 21
0,5 – 46
0,2 – 10
0,5 – 1,6
15
15
15
12
6
2
1
1
1
1
1Hydroc. arom. Polycycliques Naphtalène 0,1 – 260 9
Hydroc. aromatiques chlorés
Chlorobenzène
1,2-Dichlorobenzène
1,3-Dichlorobenzène
1,4-Dichlorobenzène
1,2,3-Trichlorobenzène
1,2,4-Trichlorobenzène
0,1 – 110
0,1 – 32
5,4 – 19
0,1 - 16
1
4,3
6
6
1
6
1
1
Hexachlorobenzène 0,0025 - 10 1
Tableau 17 (Suite)
Familles et composés Concentrations en µ/l N* Hydrocarbures chlorés Dichlorométhane
Trichlorométhane
Tétrachlorométhane
1,1-Dichloroéthane
1,2-Dichloroéthane
1,1,1-Trichloroéthane
1,1,2-Trichloroéthane
1,1,2,2-Tétrachloroéthane
trans-1,2-Dichloroéthylène
Cis-1,2-Dichloroéthylène
Trichloroéthylène
Tétrachloroéthylène
1 – 827
1 – 70
4 – 9
0,6 – 45
<6
0,01 – 3810
2,5 – 16
1
1,6 – 6582
1,4 – 470
0,05 – 750
0,01 – 250
7
9
3
4
3
10
1
1
3
3
12
12 Pesticides Amétryne
AMPA
Atrazine
Bentazon
Chloridazon
Chlorprophame
Dichlobénile
Fenpropimorphe
Glyphosate
Hexazinone
Hydroxyatrazine
Hydroxysimazine
Isoproturon
Lindane
Mécoprop
MCPA
Propoxuron
Simazine
Tridimefon
4-CPP
2,4-D
2,4,5-T
0,12
3,8 – 4,3
0,16
0,3 – 4
1,6
26
0,1 – 0,3
0,1
1,7 – 27
1,3
0,7 – 1,7
0,6 – 1,7
1,2
0,025 – 0,95
0,38 – 150
0,2 – 9,1
2,6
2,3
2,1
15 – 19
1 – 5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
5
2
1
1
1
1
2
1
2,4-DP
2,6-DCPP
0,3 – 5,2
0,7 – 1,3
2
1
*N : nombre de publications
Les résultats de deux études portant sur ces deux familles de polluants dans des lixiviats de
13 décharges municipales aux Etats-Unis, Wisconsin [Krug, 1997] et de 104 au Danemark
[Kjeldsen, 2001] montrent des différences importantes. Dans les deux études, les BTEX
(benzène, toluène, éthylbenzène, xylènes) sont les composés les plus fréquemment
rencontrés avec toutefois des teneurs moindres au Danemark dont les sites sont plutôt âgés.
Par contre, les hydrocarbures chlorés montrent des concentrations nettement plus élevées
dans les lixiviats de décharges des Etats-Unis où le "co-disposal" est pratiqué dans nombre
des sites. On peut observer ces différences sur le tableau suivant.
Tableau 15 : teneurs de composés organiques dans les lixiviats issues de deux études [Krug, 1997 ;
Kjeldsen, 2001]
13 sites aux E-U
[Krug, 1997]
104 sites Danemark
[Kjeldsen, 2001] Familles et composés
Hydrocarbures chlorés
Présence
(% de sites)
Moyenne en µ/l
Fourchette de valeurs
Présence
(% de puits)
Moyenne en µ/l
Fourchette de valeurs
Tétrachlorométhane
Chloroforme
Dichlorodifluorométhane
Tétrachloroéthane
1,1,1-Trichloroéthane
1,1,2-Trichloroéthane
1,1-Dichloroéthane
1,2-Dichloroéthane
Chloroéthane
trans-1,2-Dichloroéthylène
Trichloroéthylène
Tétrachloroéthylène
40
40
80
40
90
10
40
10
40
7,1
219
538
1487
210
612
112
5,6
19
7,1
2 – 1030
0,3 – 3810
0,5 – 7130
6 – 4120
212 – 1030
9 – 410
5,6
0,8 - 44
50
50
0
60
70
57
0,23
0,39
-
3,3
5,6
3,2
<0,1 – 0,28
<0,1 – 1,5
<0,1
<0,1 – 5
<0,1 – 24
<0,1 – 5 Hydrocarbures aromatiques
Benzène
Toluène
Ethylbenzène
Xylènes
Naphtalène
70
100
100
70
123
417
110
461
2,2 – 630
2,8 – 2300
4,8 – 280
10 – 3010
55
49
60
73
70
22
38
30
210
34
<1 – 400
<1 – 900
<1 – 100
<1 – 2400
<1 – 280
On observe donc qu’un certain nombre de polluants et de familles de polluants sont plus
recherchés que d’autres, notamment parce que leurs effets environnementaux et sanitaires
plutôt négatifs sont mieux connus. La plupart de ces polluants ont d’ailleurs été identifiés
comme polluants prioritaires par l’USEPA. Toutefois, la compilation de données présentée
dans le tableau général [Kjeldsen, 2002] nous montre que la connaissance des
micropolluants organiques des lixiviats de décharge nécessiterait des investigations plus
poussées. Par exemple, les analyses de pesticides proviennent essentiellement d’une étude
réalisée sur les lixiviats de 10 décharges danoises [Ledin, 2001, cités par Kjeldsen, 2002]. Le
composé le plus commun est le Mécoprop (MCPP), présent dans 9 décharges sur dix et
observé fréquemment par d’autres auteurs. Les analyses de sulfonates ont été réalisées sur
les lixiviats de 4 décharges suisses. Leurs concentrations varient de quelques µg/l à
1,1 mg/l. Le phénol et les crésols sont les composés les plus analysés du groupe, alors que
le tableau nous montre que de nouvelles investigations couvrant d’autres espèces du groupe
des phénols ne sont pas inutiles. Certains phtalates ont également des concentrations non
négligeables. On peut aussi souligner la présence de MTBE (méthyl-tert-butyl-éther) utilisé
comme additif pour les carburants et trouvé à des teneurs de 35 µg/l dans les lixiviats de huit
décharges suédoises par Greenpeace [Kjeldsen, 2002].
3.4. Discussion
La composition des lixiviats de centres de stockage de déchets ménagers dépend de l’âge
de la décharge, de la nature et de la composition des déchets et de la gestion du site. En
conséquence, présenter une composition type de lixiviat de décharge de déchets ménagers
semble illusoire. Du fait de la biodégradation des matières organiques fermentescibles, il est
possible de déterminer des tendances lourdes, caractéristiques des sous-produits de
dégradation.
Contrairement au biogaz, les lixiviats sont des effluents aqueux canalisés qui ne posent pas
les mêmes problèmes de prélèvement et d'analyse ; ces opérations sont désormais bien
établies et font l'objet de nombreuses normes. Ainsi, sur le seul aspect de l'échantillonnage
et de la caractérisation, la comparaison des résultats présentés dans cette étude
bibliographique ne soulève pas de réserve. Il convient cependant de rappeler que :
- le mode de gestion des décharges peut varier d'un pays à l'autre (cas du "co-disposal"
en Grande-Bretagne) ;
- l'hétérogénéité des déchets stockés peut entraîner des différences de teneurs, voire
présence ou absence de certains micropolluants ;
- les résultats recueillis dans la bibliographie sont rarement reliés à une phase d'évolution
de la décharge telle que les modèles les ont établies.
4. Les lixiviats de centres de stockage de déchets dangereux
La composition des lixiviats de centres de stockage français de déchets dangereux relève de
conditions particulières d'exploitation ne correspondant en rien à la composition des centres
de stockage de déchets industriels de la littérature internationale. La composition particulière
des lixiviats de décharges française n'est pas publiée dans la littérature et seuls les
professionnels gérant ce type de stockage ainsi que les préfectures (Drire) sont en
possession d'analyses.
Les compositions connues sont décrites dans le chapitre relatif à l’EQRS. Par conséquent, il
n'y a pas lieu de les présenter ici.
top related