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Le compostage et la biométhanisation sont positifs pour l’environnement mais qu’en est-il pour les travailleurs?
Genevieve Marchand Ph.D., Chercheure, Prévention des risques chimiques et biologiques
IRSST
Yves Cloutier, Marc Veillette, Laetitia Bonifait, Bouchra Bakhiyi, Yves Beaudet, Carole Pépin, Éric Légaré, Marie-Ève Dubuis, Hamza M’Barèche, Yves Bernard, Joseph Zayed, Caroline Duchaine, Jacques Lavoie
Mise en contexte
Production de déchets
L’état de santé de la terre
Image tirée de http://www.grida.no/geo2000/pacha/bigpics/future5.jpg
L’enfouissement des MOP
CH4 est un gaz à effet de serre 25 fois plus nuisible que le CO2
Figures tirées de https://www.ec.gc.ca/ges-ghg
Répartition gaz à effet de serre pour le canada 2015
14%
40-60% Plus de 7 % des GES au Québec proviendraient de la décomposition des matières organiques dans les sites d’enfouissement.
Gestion des matières résiduelles
Enjeu 2 Bannir des lieux d’élimination la matière organique
Action 15 …mise en œuvre du Programme de traitement des matières organiques par biométhanisation et compostage….
Le compostage est:
Processus biologique aérobie de conversion et de valorisation des matières organiques sans production de gaz à effet de serre
Compostage et biométhanisation
Permet : • de réduire le volume des déchets • d’éviter la génération de gaz à effet de serre
Compostage et biométhanisation
Permet : • de réduire le volume des déchets • de produire du biogaz une source d’énergie renouvelable • de produire un digestat pouvant être composté et utilisé comme fertilisant
La biométhanisation est :
Processus biologique de fermentation anaérobie de conversion et de valorisation des matières organiques avec production de biogaz
Compostage et biométhanisation
TYPES D'ORGANISMES NOMBRE PAR KILO DE COMPOST
Bactéries 1.000.000.000 à 10.000.000.000
Actinomycètes 1.000.000 à 100.000.000
Champignons 10.000 à 1.000.000
Algues 10.000.000
Virus Indéterminé
Protozoaires Jusque 5.000.000.000
Vers de compost Jusque 1.000 (Source: DGNRE-1999)
Le compostage et la biométhanisation sont dépendants des experts de la décomposition!!!
Les microorganismes : - Bactéries - Actinomycètes thermophiles - Moisissures - …
Ce que l’on sait
Les microorganismes et les gaz effets sur la santé des travailleurs exposés
Compostage de déchets domestiques concentrations élevées de gaz, poussières, endotoxines, moisissures et bactéries
Association entre exposition élevée aux bioaérosols augmentation de la fréquence de pathologies
respiratoires et cutanées
Présence dans le compost Aspergillus fumigatus, Legionella sp Mycobactéries non-tuberculeuses
La question
A quoi sont exposés les travailleurs lors du compostage et de la biométhanisation des matières organiques?
Méthodologie
Thermophile résidus
domestiques 2 visites
Mésophile résidus domestiques 2 visites
Mésophile usine
eaux usée 2 visites
BIOMÉTHANISATION
6 milieux de travail
Résidus domestiques
Bac brun 4 visites
Carcasses et placentas de porc 5 visites
Fumier bovin
5 visites
COMPOSTAGE
Thermophile résidus
Domestiques 8 heures
Mésophile résidus Domestiques 8 heures
Mésophile usine
eaux usée 8 heures
BIOMÉTHANISATION
Durée d’exposition des travailleurs
Résidus domestiques
8 heures Carcasses 0,5 à 1 heures occasionnelle
Fumier bovin 0,5 à 1 heures occasionnelle
COMPOSTAGE
Évaluation des bioaérosols
Andersen 6 étages 28.3 L/min – 2 min
Culture Détection
moléculaire par qPCR (ADN)
Biodiversité par séquencage de
l’ADN
UV-APS 5L/min – 1min
Coriolis µ
Particules
UV-APS-Compteur de particules
UV-APS-Particules
Fluorescentes = bioaérosols
Non fluorescentes = totales
52 canaux < 0,523 à 19,81µm
Flore cultivable
Moisissures Bactéries
Andersen 6 étages Granulométrie flore cultivable
28.3 L/min – 2 min
Bactéries Fungi Actinomycetes Aspergillus fumigatus
Bactéries Moisissures Actinomycetes Moisissures thermophiles
Biologie moléculaire-ADN
Coriolis µ Débit: 300 L/min Durée: 10 min
q-PCR Détection ciblée de l’ADN
Biodiversité Méta-génomique séquençage de l’ADN
q-PCR-Détection ciblée
On sait ce que l’on veut Et… On le cherche!!
Indicateurs microbiens
Indicateurs microbiens ciblés
• Bactérie (marqueurs universels 16S)
• Moisissure (marqueurs universels 18S)
• Legionella sp
• Legionella pneumophila
• Saccharopolyspora rectivirgula
• Mycobacterium sp
• Aspergillus fumigatus/Neosartoria fischeri
• Aspergillus/Penicillium
Métagénomique
On prélève l’ADN dans le milieu On trouve à qui appartient cet ADN
Endotoxines, poussières et gaz
Filtre CPV pré-pesé 2 L/min 120 min
MX6 iBrid Lecture directe
Mesures pondérales Dioxyde azote NO2 Monoxyde azote NO Sulfure d’hydrogène H2S Monoxyde de carbone CO Dioxyde de carbone CO2 Composés organique volatils COV
Spectroscopie Photo-acoustique
Filtre fibre de verre 10 L/min
60-120 min
Méthode LAL
Endotoxines
Oxyde nitreux N2O Ammoniaque NH3 Poussières
Résultats et discussion
Un survol
Nombre de particules en fonction du temps-compost
1,000E+04
1,000E+05
1,000E+06
1,000E+07
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La manipulation du compost produit l’aérosolisation des particules et des microorganismes
Granulométrie -biométhanisation
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
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0,58
3
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3
0,77
7
0,89
8
1,03
7
1,19
7
1,38
2
1,59
6
1,84
3
2,12
9
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8
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3,27
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6
4,37
1
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8
5,82
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2
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7
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7
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7
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2
15,9
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3
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winter mesophilic domestic waste treatment summer thermophilic reception
0
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2
15,9
6
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3
winter mesophilic domestic waste reception summer mesophilic waste water dumping summer thermophilic buffer
winter mesophilic domestic waste treatment summer thermophilic reception
< 4,7µm
La fraction inhalable des particules et des microorganismes (<4.7) est significative pour tous les sites
Granulométrie -biométhanisation
Bioaérosols (limites recommandées)
Bactérie 10 000 UFC/m3
Moisissure 1 000 UFC/m3
Actinomycète (thermophile) Aucune Mesuré: 106 UFC/m3agriculture
Aspergillus fumigatus Le plus faible possible
UFC: Unité formatrice de colonie
Bactérie cultivable : limite 10 000 UFC/m3 of air
0,00E+00
2,00E+04
4,00E+04
6,00E+04
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1,00E+05
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1,40E+05
1,60E+05
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Compostage
Fumier bovin Résidus domestiques Carcasses et placentas
15 X limite (loin du travailleur)
10 X limite
Bactérie cultivable : limite 10 000 UFC/m3 of air
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2,00E+04
4,00E+04
6,00E+04
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résidus domestiques Eaux usées résidus domestiques
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Biométhanisation
2.8 X limite
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Compostage
Fumier bovin Résidus domestiques Carcasses et placentas
Moisissures cultivables : limite 1000 UFC/m3 of air
6 X limite
200 X limite
Expositions courtes et sporadiques Prélèvements loin du travailleur
Moisissures cultivables : limite 1000 UFC/m3 of air
0,00E+00
2,00E+04
4,00E+04
6,00E+04
8,00E+04
1,00E+05
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1,40E+05
1,60E+05
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Été Hiver Été Hiver Été Hiver
résidus domestiques Eaux usées résidus domestiques
thermophile mésophile
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Biométhanisation
2.6 X limite
Bactéries et moisissures cultivables supérieures aux niveaux recommandés
Compostage: partout Biométhanisation: quelques fois
En résumé microorganismes cultivables 1
Compostage >>> Biométhanisation
En résumé microorganismes cultivables 2
Moisissures et Aspergillus fumigatus: Compostage des carcasses (sciures de bois)
Bactéries mésophiles Compostage de résidus domestiques
Thermo-actinomycètes : Compostage sur les 3 sites
Endotoxines (limites recommandées)
Endotoxines Limite d’exposition relative (IRSST et ACGIH)
30 X niveau de base 120 UE/m3 (extérieur 4 UE/m3)
UE: Unité d’endotoxine
Autre recommandation: 90 UE/m3 (Health Council of the Netherlands)
Endotoxines
0
1000
2000
3000
4000
5000
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Résidus domestiques
Fumier bovin Carcasses et placentas de porc Mésophilique résidus domestiques
Mésophilique eaux usées
Thermophile résidus
domestique
Compostage Biomethanisation
47 X la LRV/30 minutes
Limite relative d’exposition
30 X la LRV Travailleur dans un camion loin de la prise d’échantillon
Compostage: Supérieures aux limites Biométhanisation: pas de dépassement
Composés gazeux
PNCA 10mg/m3
Composés gazeux
PNCA 10mg/m3
La concentration d’ammoniaque a été supérieure à la norme au site de compostage du fumier
Composés gazeux
PNCA 10mg/m3
Le méthane atteint la limite d’exposition au site de compostage du fumier
Approche novatrice Indicateurs par le qPCR
Indicateurs de risque microbien q-PCR
2,50E+01 2,50E+02 2,50E+03 2,50E+04 2,50E+05 2,50E+06 2,50E+07 2,50E+08 2,50E+09
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domestic waste manure
Animal carcass and placenta mesophile
domestic waste mesophile domestic
waste thermophile mesophile
Legionella pneumophila (LegMip) Legionella spp (LEG) Aspergillus, Penicillium et Paecilomyces variotii (PenAsp1mgb) Aspergillus fumigatus et Neosartoria fischeri (Afumi) S rectivirgula (Sac) Mycobacterium spp (pMyc) Bacterie (EUB)
Indicateurs de risque microbien q-PCR
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2,50E+03
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2
mat
urat
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1 2 1
2 1
2 3
domestic waste manure
Animal carcass and placenta Legionella pneumophila (LegMip) Legionella spp (LEG)
Aspergillus fumigatus et Neosartoria fischeri (Afumi) S rectivirgula (Sac)
Mycobacterium spp (pMyc)
La présence de microorganismes pathogènes est confirmée La présence de microorganismes pathogènes est confirmée Mycobacterium, Legionella spp, A. fumigatus et S. rectivirgula
Indicateurs de risque microbien q-PCR
2,50E+01
2,50E+02
2,50E+03
2,50E+04
2,50E+05
2,50E+06
2,50E+07
man
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domestic waste manure
Animal carcass and placenta
Legionella pneumophila (LegMip) Legionella spp (LEG)
Aspergillus fumigatus et Neosartoria fischeri (Afumi) S rectivirgula (Sac)
Mycobacterium spp (pMyc)
Évaluation du risque à partir d’indicateurs est simple et rapide et devient une avenue intéressante en SST
Biodiversité-compost
Aérosolisation préférentielle
Proportions variables entre le compost et l’air
• Peu de site
Les limites
• Prélèvements pas dans la zone respiratoire et parfois loin des travailleurs
L’utilisation d’un masque de protection respiratoire est recommandée pour certains travaux
• Un FPC de 10 semblerait suffisant pour la majorité des procédures (N-95 jetable)
• Un FPC supérieur pourrait être nécessaire si le travailleur demeure près des sources d’émissions pour de longues périodes surtout pour le compostage du fumier bovin
Méthodes de travail à surveiller
Recommandations
Conclusion
Travailleurs exposés aux composés microbiologiques
Niveaux d’exposition très variables Intrants et des types de traitement
(compostage vs biométhanisation et mésophile vs thermophile)
Indicateurs microbiens (q-PCR, endotoxine) approche à exploiter
Protection respiratoire recommandée pour certains travaux
