Etude faisabilité de la valorisation énergétique des papiers cartons issus des déchets de la ville de Ouagadougou

Transcription

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2 Etude faisabilité de la valorisation énergétique des papiers cartons issus des déchets de la ville de Ouagadougou

3 Organisme scientifique sollicité : IGEDD/UO Responsable: CEFREPADE Institution bénéficière : Mairie de Ouagadougou

4 Plan de l exposé Introduction Etude de la caractérisation Etude du compactage Etude de la combustion Conclusion

5 Introduction Volet C du PSRDO-CER : actions de valorisation dont celui des déchets papiers et cartons Une quantité non négligeable de déchets papiers et cartons produite chaque année Unité de valorisation des déchets papiers et cartons est prévue Mise en place d une filière pour la fabrication et la commercialisation des briquettes à base des papiers et cartons

6 Introduction Questions d ordre : technique et économique Taux de compactage optimum? Intérêt de mélanger à d autres déchets? Toxicité des fumées? Toxicité des cendres? Intérêt économique? Acceptabilité?

7 Introduction Les objectifs de l étude 1. Caractériser le gisement de papiers cartons issu des ordures ménagères de Ouagadougou 2. Déterminer les conditions optimales de compactage des déchets papiers et cartons 3. Réaliser l étude de la combustion des briquettes à base de déchets papiers et cartons

8 Etude de la caractérisation

9 méthode Réalisation de la collecte auprès de ménages échantillonnés à Sig-Noghin Tri des déchets en trois groupes au centre de tri : déchets papiers/cartons (DPC), déchets verts (DV), reste des déchets (RD) Caractérisation des DPC à l IGEDD suivant cinq groupes

10 Typologie utilisée (typologie inspirée des travaux de Yadong Li et Henry Liu (2000)) : Carton ondulé Carton non ondulé Papier de bureau Papier journal Papier à impression commercial Méthode

11 Résultats

12 Conclusion L évaluation du gisement de déchets papiers/cartons et des déchets utilisables en appoint La caractérisation des déchets papiers/cartons en cinq groupes: les cartons ondulés 39% Les cartons non ondulés 18% Les papiers de bureau 28% Les papiers de journal 7% Le papier à impression commerciale 8% La nécessité de mener d autres études

13 Etude du compactage

14 Etude préliminaire Méthode Compactage des briquettes Caractérisation des briquettes : masse volumique, indice de résistance à l impact (IRI), la relaxation et le taux d humidité des briquettes en fonction de la pression, le PCS Choix de la pression optimale sur la base des paramètres retenus

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16 Papiers/cartons déchiquetés Briquette

17 Types de buchettes retenus : Type 1 : briquette à base de carton ondulé. Type 2 : briquette à base de papier de bureau. Type 3 : briquette à base du mélange de l ensemble des cinq catégories des déchets papiers et cartons suivant leur pourcentage respectif. Type 4 : briquette à base du mélange de l ensemble des déchets papiers et carton précédent avec 10% en masse de déchets verts.

18 Résultats : Carton ondulé

19 Résultats : mélange des papiers-cartons

20 Résultats: résumé Type de briquette Pressio n (bars) Masse volumique (g/cm 3 ) PCS (kj/kg) IRI Taux d humidité Relaxation Type1 90 0, ,8 28 Type2 70 0, Type3 70 0, ,4 26 Type4 90 0, ,5 26,9 Les pressions optimales sont: 70 bars pour les Papiers de bureau et le mélange des papiers 90 bars pour le carton ondulé et le mélange des déchets verts Les briquettes en carton ondulé ont le PCS le plus élévé Les briquettes en papier bureau ont un plus grande résistance et masse volumique

21 Conclusion Quatre types de briquettes et une méthode de compactage ont été retenus Du point de vu physique, les briquettes à base de papier de bureau sont meilleures par rapport à l ensemble des types de briquettes Par contre les briquettes à base de carton ondulé ont le plus grand pourvoir calorifique L utilisation des déchets verts n améliore pas les propriétés physiques des briquettes (réduit au contraire)

22 Etude de la combustion

23 Dispositif du four rotatif

24 Préparation du combustible (pesée) Disposition des briquettes Déroulement de la combustion Cendres

25 Dispositif du four tubulaire NO, NOx, SO2, CxHy

26 Déroulement des essais en four tubulaire

27 Paramètres de sortie pris en compte La durée de la combustion La température en phase établie de la combustion Les métaux lourds dans les fumées et dans les cendres Caractéristiques des cendres (NPK) Les émissions de gaz

28 Résultats : températures

29 Résultats : T & durée de combustion Type de briquette Type1 (carton ondulé) Type 2 (papier bureau) Type3 (mélange des papiers) Type 4 (mélange avec déchets vert) Durée (mn) 10, ,5 12,5 Température ( C) Taux de cendres (%) 11 15, ,7 La durée de la combustion est sensiblement la même pour les briquettes de types 1, 2 et 4. Les briquettes de type3 à base du mélange des papiers ont une durée de combustion plus longue Type 1 conduità la température de combustion la plus élevée Les déchets verts ne modifie pas de façon particulière la T et la durée de combustion

30 Résultats : Emissions Polluants Type 1 (carton ondulé) Type 2 (papier bureau) Type 3 (mélange des papiers) Type 4 (mélange avec déchet vert) NO (mg/g) 0,42 0,23 0,57 0,62 NO x (mg/g) 0,42 0,24 0,58 0,63 SO 2 (mg/g) 6,03 0 0,1 0,1 C x H y (mg/g) 21,75 0,25 0,61 0,42 Les émissions des gaz analysés sont conformes aux normes nationales (Décret n /PRES/PM/MEE, (2001)).

31 Résultats :Métaux lourds des fumées Briquettes As (µg/l) Cd (µg/l) Hg (µg/l) Mn (µg/l) Pb (µg/l) Type1 1,938 0,327 1,488 50,746 13,262 Type2 0,488 0,227 1,439 17,515 9,095 Type3 0,683 0,195 1,241 0,000 20,471 Type4 0,638 0,203 1,750 16,910 10,588 Les principaux métaux ayant un effet documenté sur la santé humaine sont présents à l état de traces

32 Résultats : Métaux lourds des cendres As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn Briquettes (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) Type1 0,16 0,02 4,10 4,29 0,02 0,44 1,38 9,76 Type2 0,11 0,01 3,86 2,25 0,02 0,19 0,34 5,65 Type3 0,07 0,01 0,54 2,47 0,02 0,24 0,79 4,69 Type4 0,06 0,02 0,52 2,64 0,05 0,25 0,68 4,89 Métaux lourds dans les cendres inférieurs aux seuils fixés par la norme NF U pour une valorisation agronomique

33 Résultats :Valeur agronomique des cendres NPK Type1 Type2 Type3 Type4 N (%) 0,003 0,010 0,003 0,011 P (%) 0,136 0,179 0,090 0,224 K (%) 0,494 1,198 0,353 1,408 N+P+K 0,633 1,387 0,446 1,644 Taux des NPK est inférieure à 2% Pas possible de normaliser les cendres en engrais (NF U 44001) Le mélange des cendres avec d autre éléments peut permettre d améliorer leur valeur agronomique

34 Conclusion & perspectives La présente étude a permis: L évaluation et la caractérisation du gisement des déchets papiers et carton en cinq groupes Les briquettes à base de papiers de bureau présentent les meilleures propriétés physiques Les briquettes à base de carton ondulé ont le meilleur PCS et permettent d obtenir les températures les plus élevées Les émissions gazeuses (mesurées) sont en deçà des seuils fixés par la norme nationale Les métaux lourds existent en traces dans les fumées Les cendres sont utilisable seul ou en mélanges comme engrais

35 Conclusion & perspectives L utilisation des déchets verts n est pas utile pour la production des briquettes suivant la méthode retenue et la plage de pression considérée. L analyse des émissions doit être effectuée sur site (installations de type chaudières,.) L eau utilisée lors du trempage des déchets papiers et cartons doit être analysée

36 JE VOUS REMERCIE

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38 Caractérisation Choix d une typologie adaptée La norme européenne EN-643 de 2002, mais est adapté au recyclage des déchets papiers/cartons Une typologie inspirée des travaux de Yadong Li et Henry Liu (2000) Carton ondulé Carton non ondulé Papier de bureau Papier journal Papier à impression commercial