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CHAPITRE 2 : CONNAISSANCES ACTUELLES

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] ;


- 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) ;


- 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


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






- Bradley, 2001 :analyses réalisées sur deux décharges d’ordures ménagères et de déchets industriels de Grande-Bretagne ;


• 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


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





- Bradley, 2001 : analyses réalisées sur deux décharges d’ordures ménagères et de déchets industriels de Grande-Bretagne ;


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



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


- 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] ;



- Allen, 1997 : fourchettes de mesures réalisées sur sept sites de déchets ménagers de Grande-Bretagne (aucun déchets industriels) ;




• 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


- 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] ;



- Allen, 1997 : fourchettes de mesures réalisées sur sept sites de déchets ménagers de Grande-Bretagne (aucun déchets industriels) ;




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


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


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



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-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



1,2,3-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


1,1-Dichloroéthane

1,2-Dichloroéthane



1,1,2,2-Tétrachloroéthane

trans-1,2-Dichloroéthylène

Cis-1,2-Dichloroéthylène

Trichloroéthylène


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


Chloroforme

Dichlorodifluorométhane

Tétrachloroéthane



1,1-Dichloroéthane

1,2-Dichloroéthane

Chloroéthane

trans-1,2-Dichloroéthylène

Trichloroéthylène


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.

Documents

CHAPITRE 2 - invs.santepubliquefrance.frinvs.santepubliquefrance.fr/publications/2005/dechets/pdf/2-1.pdf · période de prélèvement et de dégradation des déchets, des quantités