II. Fonctionnement d un centre de stockage 1. Principe Le fonctionnement d une décharge peut être assimilé à un réacteur bio-physico-chimique donnant lieu à des réactions et à des évolutions complexes qui aboutissent à la transformation chimique, physique et biologique des déchets. Du fait des conditions géologiques et hydrologiques du site, de la nature des déchets stockés et du mode de gestion de l exploitation, chaque centre de stockage est un cas unique ; il n est donc pas envisageable de déterminer avec précision un mode d évolution qui serait applicable à tous les centres. Cependant, certains phénomènes sont communs à la majorité des sites et peuvent être quantifiés, permettant ainsi de caractériser l évolution générale d une installation de stockage, en particulier en ce qui concerne les aspects biologiques, physicochimiques, hydrauliques, géotechniques : - les matières biodégradables mises en décharge font l objet d une évolution biologique sous l action des bactéries aérobies puis des bactéries anaérobies ; - en l absence de dispositions particulières, l eau qui s écoule à travers la masse des déchets produit des lixiviats en se chargeant de substances chimiques ou biologiques ; - des réactions chimiques ou physiques conduisent à la destruction partielle de la matière et à la solubilisation de certaines espèces ou à leur transformation en gaz ; - les déchets stockés, et souvent les sols qui les entourent, sont constitués de matériaux hétérogènes sur le plan de leur qualité physique. Les casiers et les alvéoles subissent donc des tassements qui modifient leurs caractéristiques mécaniques et géotechniques. 2. Généralités Les matières qui entrent dans un centre de stockage sont : les déchets, les eaux météoriques et les matériaux constitutifs de l installation. Ainsi, la quantité et la qualité des flux sortants seront directement influencées par la qualité et la quantité des flux entrants. De ce fait, il est primordial de différencier les trois types d installations existants, compte tenu de la nature différente des déchets stockés (inertes, ménagers et assimilés, dangereux) et des infrastructures différentes mises en place. L'eau est le vecteur principal de l'évolution d'une décharge. Les entrées d eau dans un centre de stockage sont constituées des précipitations météoriques directes auxquelles
s ajoutent l eau apportée par les déchets eux-mêmes et les eaux de ruissellement qui entrent dans les alvéoles de stockage. Dans les centres de stockage de déchets inertes, par définition, les déchets fermentescibles ne sont pas admis et l'entraînement physico-chimique par les eaux météoriques reste donc la principale possibilité d'évolution des déchets. Dans ce type de stockage, bien que la réglementation n'exige pas l'imperméabilité du substratum, les possibilités d'entraînement à l'eau d'une charge polluante potentielle sont minimisées compte tenu de la composition des déchets, et cela, même si la réglementation permet que les déchets inertes puissent être accompagnés, sous certaines conditions, de déchets non inertes en très faibles quantités (bois, plastiques ). Dans les centres de stockage de déchets dangereux, les critères d'admission excluent également tout déchet fermentescible. Compte tenu de leur caractère dangereux, les déchets doivent obligatoirement être stabilisés et satisfaire à des conditions strictes de lixiviation normalisées. De plus, les conditions d'implantation et de gestion de ce type de décharge entraînent la mise en œuvre de conditions d'étanchéité optimum. Comme dans les décharges de déchets inertes, la seule possibilité d'évolution des déchets est causée par la percolation physico-chimique des eaux météoriques. Toutefois, la production de lixiviat est limitée car la gestion de la décharge est faite de telle sorte que les déchets soient rapidement recouverts et isolés des eaux météoriques. De plus, les déchets étant stabilisés et pour la plupart isolés du milieu extérieur, la charge polluante des lixiviats est relativement faible. Dans la quasi-totalité des centres de stockage français de classe I, il n'y a pas de rejets, car les lixiviats générés sont utilisés pour la réalisation des liants hydrauliques chargés de solidifier les déchets. Dans le cas des centres de stockage de classe II, c'est-à-dire de déchets non dangereux, l'eau favorise la transformation bio-physico-chimique des déchets. Le fonctionnement d une décharge peut alors être assimilé à un réacteur complexe à multi-compartiments (biologique, minéral, organique de synthèse) qui sont en permanence en contact les uns avec les autres et qui réagissent de façon interactive simultanément ou non [Lamy Environnement, Les Déchets]. L'ensemble de ces phénomènes conduit à la génération de métabolites gazeux, le biogaz et à l'entraînement par l'eau de molécules très diverses qui donnent lieu à des lixiviats, tous deux vecteurs essentiels de la charge polluante des centres de stockage de déchets non dangereux [Ademe, 1995].
3. L évolution des déchets stockés en centres de stockage de déchets non dangereux 3.1. Généralités L acceptation des déchets fermentescibles en centres de stockage de déchets non dangereux constitue une différence essentielle avec les deux autres types de décharges. La présence de matière organique fermentescible est à l origine des principaux rejets dans ce type de décharges. La directive 99/31/CEE du 26 avril 1999 fixe pour la première fois des objectifs réglementaires concernant la fraction organique des déchets ménagers et assimilés entrants : par rapport à l'année 1993, la mise en décharge de la fraction organique de ces déchets devra être réduite de 25 % en 2002, de 50 % en 2005 et de 75 % en 2010. Selon les projections effectuées par l'ademe, ces réductions n'auront cependant aucune incidence sur les quantités de biodéchets mis en décharge actuellement en France. L'objectif actuel du stockage de ces déchets est d'assurer un confinement efficace et suffisamment durable des déchets ainsi qu'une maîtrise adaptée des deux types d'effluents générés, les lixiviats et le biogaz, qui sont à l'origine des principaux impacts environnementaux et sanitaires des décharges. 3.2. Le rôle de l eau Les eaux météoriques s écoulent à travers la masse des déchets, avec une vitesse et un débit qui dépendent de la porosité, de la perméabilité et de l épaisseur du milieu. Elles favorisent la biodégradation des matières organiques fermentescibles et produisent des lixiviats en se chargeant de substances organiques ou minérales provenant des déchets ou des produits de la dégradation des déchets. La formation des lixiviats met en jeu une grande diversité de phénomènes qui joueront plus ou moins en fonction de la nature des déchets, du mode d exploitation du centre de stockage (hauteur des déchets, surface exploitée, compactage ) et de l infiltration des eaux. Ces phénomènes peuvent être répartis en deux catégories [Amokrane, 1994] : - les mécanismes physico-chimiques : évolution du ph, du pouvoir tampon, de la salinité et du potentiel d oxydoréduction des solutions percolant à travers les déchets ; ces solutions mettent en œuvre des mécanismes chimiques de solubilisation, complexation, oxydoréduction, adsorption, neutralisation et transfert de matière ;
- les processus biologiques aérobies et anaérobies qui vont dégrader la fraction organique fermentescible des déchets. Il est admis que le phénomène de biodégradation est à l origine d une complexification des réactions qui rend difficile la généralisation de l ensemble des phénomènes réels. 3.3. L évolution biologique Le principal facteur susceptible de contribuer à l évolution des déchets est la biodégradation de la matière organique fermentescible en des formes solubles et gazeuses. Cette dégradation par des micro-organismes (champignons, bactéries) débute par une fermentation aérobie (c est-à-dire en présence d oxygène). Après épuisement en quelques semaines de l oxygène présent dans le massif de déchets, apparaît la phase anaérobie entraînant la formation de biogaz et de métabolites organiques ou minéraux solubles dans l eau. La dégradation anaérobie de la matière organique est le métabolisme prédominant dans les décharges de classe II. Il s agit d un processus microbiologique et biochimique complexe mettant en œuvre de nombreuses espèces bactériennes, transformant à terme la matière organique fermentescible principalement en méthane et gaz carbonique. Selon le substrat utilisé par les bactéries et les produits libérés, on peut distinguer quatre phases successives dans la dégradation anaérobie : hydrolyse, acidogénèse, acétogénèse et méthanogénèse [Bryant, 1979]. Dans la réalité, ces quatre phases se superposent. Au cours de ces quatre phases biochimiquement distinctes, trois types de populations bactériennes aux propriétés physiques et cinétiques spécifiques interviennent [Borgès De Castilhos, 1988]. 3.4. Les différentes phases de l évolution d une décharge de déchets non dangereux En fonction de l évolution biologique de la matière organique fermentescible, certains auteurs ont proposé des modèles théoriques globaux qui découpent la vie d une décharge en différentes étapes. Ces auteurs ont identifié cinq phases dont les paramètres indicatifs sont basés sur les variations qualitatives et quantitatives des lixiviats et des gaz produits. Le modèle suivant est basé principalement sur les paramètres d évolution des lixiviats [Polhand, 1985 ; Chian, 1985] : Phase 1 Phase initiale ou de latence : - remplissage des déchets et accumulation de l humidité ;
- début du tassement et fermeture des alvéoles ; - détection des premiers changements des différents paramètres. Phase 2 Phase de transition : - capacité de rétention en eau des déchets dépassée et formation de lixiviats ; - passage des conditions aérobies aux conditions anaérobies ; l accepteur d électrons passe petit-à-petit de l oxygène aux nitrates et sulfates (le milieu devient réducteur) ; - des teneurs mesurables en métabolites intermédiaires tels les AGV (acides gras volatils) commencent à apparaître dans les lixiviats ; - une tendance nette à des conditions réductrices est observable. Phase 3 Phase de formation acide : - les AGV deviennent prépondérants ainsi que la fermentation des constituants biodégradables des lixiviats ; - une diminution du ph se produit avec une mobilisation et une possible complexation des espèces métalliques ; - la consommation de l azote et du phosphore pour la croissance de la biomasse augmente ; - l hydrogène peut être détecté et affecter la nature et le type des produits intermédiaires formés. Phase 4 Phase de fermentation méthanique : - les produits intermédiaires apparus pendant la phase acide sont transformés en méthane et en dioxyde de carbone ; - remontée du ph à une valeur élevée contrôlée par la capacité tampon du système carbonate ;
- le potentiel d oxydo-réduction est au plus bas et les nutriments continuent à être consommés ; - la complexation et la précipitation des métaux se poursuivent ; - la charge organique des lixiviats décroît beaucoup et la production de gaz augmente proportionnellement. Phase 5 Phase de maturation finale : - stabilisation des constituants organiques disponibles dans les déchets et solubilisés dans les lixiviats ; - les concentrations en nutriments deviennent limitantes ; - la production de biogaz chute puis cesse ; - l oxygène et les espèces oxydées réapparaissent lentement avec une augmentation du potentiel d oxydo-réduction ; - les matières organiques plus résistantes à la biodégradation sont converties très lentement en molécules telles les acides humiques et acides fulviques capables de complexer et solubiliser les métaux lourds. De la même manière, d autres auteurs ont découpé l évolution des décharges en fonction de la production des gaz. Ainsi, quatre phases ont d abord été identifiées [Farquhar,1973] auxquelles une cinquième a été ajoutée [Rees, 1980] : Phase I Phase aérobie Phase II Phase anaérobie non méthanogène Phase III Phase anaérobie méthanogène instable Phase IV Phase anaérobie méthanogène stable Phase V Phase terminale de maturation En terme de durée, les phases IV et V sont considérées comme étant les plus longues.
3.5. L aspect mécanique et géotechnique Les déchets admissibles en centre de stockage de classe II sont constitués de matériaux hétérogènes et anisotropes 1. On y trouve principalement : - des matériaux stables et inertes (verre, céramique, métaux ) dont le comportement correspond à celui d un sol dense ; - des matériaux compactables dits "encombrants" (meubles, électro-ménager ) ; - des matériaux très déformables (matières plastiques, textiles ) ; - des matériaux décomposables (bois, matières alimentaires, papier ). Les casiers et les alvéoles subissent donc pendant une période plus ou moins longue des tassements intervenant au cours de deux phases successives : - la compression primaire pendant laquelle, sous l effet de leur propre poids et de celui des déchets déposés par la suite, les matériaux se réarrangent par distorsion et réorientation pour combler les espaces vides. Le tassement qui en résulte est en général important et intervient surtout lors de la première année de stockage ; - la compression secondaire au cours de laquelle deux phénomènes interviennent. D abord un premier tassement est provoqué par l écoulement des eaux et par les vibrations des engins, les particules fines comblant les espaces laissés vides entre les gros éléments. Ensuite un second tassement, plus lent, résulte de la décomposition biochimique et biophysique des déchets. Les conditions de fermentation, en particulier la teneur en eau ou la température, influencent la vitesse de tassement ; L observation des sites de classe II existants montre que globalement les tassements sont de l ordre de 10 à 25 % de la hauteur totale des déchets, selon la nature des déchets, la hauteur de stockage et la nature du compactage. Pour les sites de classe I, le tassement est significativement plus faible du fait de la nature du déchet stocké et de par la stabilisation des déchets. 3.6. Emissions L importance des émissions et des nuisances générées sera directement liée au type d installation de stockage et à sa configuration. 1 Relatif aux corps et aux milieux dont les propriétés diffèrent selon la direction considérée.
3.6.1. La production de lixiviats La quantité de lixiviats produits est fonction de nombreux paramètres tels que la part de la pluie susceptible de s infiltrer dans les déchets, l efficacité des dispositifs destinés à éviter les apports d eau de l extérieur, la surface exploitée, la présence de couvertures de protection, la vitesse d infiltration des eaux à travers les déchets, le pouvoir d absorption ou de relargage des déchets, l efficacité du système de drainage et d évacuation des lixiviats. L évaluation des volumes de lixiviats produits peut être obtenue en faisant un bilan hydrique du site, à l aide d une formule dans laquelle sont entrés les paramètres relatifs aux conditions naturelles et à l exploitation [Barres, 1990] : P + E D + R 1 = I + E + E TR + R 2 où : - P est le volume des précipitations ; - E D est le volume d eau apporté par les déchets ; - R 1 est le volume d eau apporté par ruissellement ; - I est le volume de lixiviats infiltrés dans le sous-sol à travers le fond de la décharge ; - E est le volume de lixiviats collectés ; - E TR est le volume d eau éliminé par évapotranspiration réelle ; - R 2 est le volume d eau exporté de la décharge par ruissellement. Le volume d eau apporté par les déchets est très variable et dépend du déchet lui-même. Toutefois, les ordures ménagères ont plutôt tendance à absorber l eau qui pénètre dans la décharge ; leur capacité de rétention, déterminée en laboratoire, se situerait entre 0,4 et 0,7 kg/kg d ordures ménagères brutes [Ademe, 1995]. Le volume des précipitations météoriques peut être évalué à l aide des relevés météorologiques. Une étude sur plusieurs décharge mixtes (ordures ménagères (OM) + déchets industriels (DI)) a montré que E tr, l évapotranspiration, représentait en moyenne 75 % de la pluviométrie réelle [Barres, 1990]. Le volume des eaux de ruissellement dépend du bassin versant concerné, des précipitations, de l existence et de l efficacité des dispositifs de dérivation de ces eaux hors du site. Cette approche très conceptuelle ne rend pas totalement compte de la complexité des phénomènes réels, mais fournit des indications sur la sensibilité des systèmes au travers de l analyse paramétrique et permet de prévoir l évolution du système dans le temps à partir de modèles calés sur les observations de terrain.
Une étude de l ex-anred réalisée de 1983 à 1985 en collaboration avec les exploitants de décharges, le BRGM et l IRH, sur sept sites français de classe I (souvent mixtes : D.I. + O.M.) a établi que la quantité moyenne de lixiviats récupérés dans les conditions techniques de l époque était de 1 500 m 3 /ha/an [Barres, 1990] ; cela correspondait à 25 % de la pluviométrie P, soit un rapport théorique de P/4. En réalité, les contraintes réglementaires (arrêté du 9 septembre 1997) ont fait évoluer la production de lixiviats. Lors du remplissage d'une alvéole de décharge (pendant 1 à 2 ans), la production des lixiviats due aux infiltrations des eaux de pluie est la plus importante. Une étude menée par CGEA Onyx, France déchets, l'ademe et l'epa a permis d établir cette production à environ 20 % de la pluviométrie P (pouvant aller jusqu'à 30 %) pour cette première phase d exploitation de l alvéole, ce qui confirme le rapport de P/4 établi ci-dessus. Lors de la deuxième phase, d'une durée moyenne d'environ dix ans, les alvéoles peuvent être non couvertes, intermédiaires ou imperméables et la production de lixiviats est de l'ordre de 6,6 % de la pluviométrie. Enfin, au-delà de dix ans, la couverture définitive réduit considérablement les infiltrations d eau et la production de lixiviats n'est plus que de 0,2 % de la pluviométrie [AGHTM, 2000]. Tableau 1 : Production de lixiviat en pourcentage de la pluviométrie Âge de la décharge 1,5 ans 10 ans > 10 ans Gestion de l'alvéole En cours En début d'exploitation d'exploitation Fin d'exploitation (avec, sans (avec couverture) couverture et (sans couverture) intermédiaire) Production de lixiviat 20 % (en pourcentage de la pluviométrie) (jusqu'à 30 %) 7 % 0,2 % L étude réalisée par les agences de l eau montre que sur 8 sites de classe II (a priori) étanchés artificiellement en fond de casier, la quantité mensuelle de lixiviats collectée est de 177 m 3 /ha avec un écart type de 122 m 3 /ha [Agences de l eau, 1997]. Cette valeur moyenne correspondrait à une infiltration efficace de 212 mm/an qui peut être reliée aux valeurs
théoriques P/3 ou P/4 communément utilisées par les exploitants pour estimer les quantités de lixiviats à collecter. Les bilans hydriques prévisionnels intègrent le phasage de l exploitation, permettant ainsi de prévoir l utilisation de la superficie et la surface optimale de chaque alvéole. On peut ainsi calculer les débits moyens et les débits de pointe pendant toute la durée de l exploitation, mais également tout au long de la période de post-exploitation. 3.6.2. La production de biogaz La quantité totale de biogaz produite varie en fonction de nombreux paramètres parmi lesquels on peut citer la nature des déchets, l humidité, le taux de compactage et la température. Il existe plusieurs méthodes de modélisation de la production de biogaz. Ces modèles permettent, selon la nature des déchets enfouis et les conditions de stockage, de prévoir la dynamique de dégradation et les flux de production de biogaz dans le temps. Ce sont des équations exponentielles d'ordre 1 ou 2 fondées sur des données concernant la formation des gaz, telle qu elle a été observée lors d expérimentations en laboratoire et de campagnes sur le terrain. Cette traduction mathématique reste encore empirique en l absence d explications claires. La majeure partie du biogaz est produite pendant les dix premières années. Toutefois, la production peut s étendre sur plusieurs décennies. On estime généralement la production de biogaz de 120 à 150 m 3 par tonne d ordures ménagères [Christensen, 1996 ; Ademe, 2000] ; elle peut varier de 100 à 400 m 3 et la production maximale se fait dans les casiers humides contenant des déchets fermentescibles bien broyés et compactés, en l absence de déchets toxiques pour les micro-organismes. 3.7. Les nuisances 3.7.1. Les odeurs Le déversement de déchets fermentescibles et de déchets contenant des molécules organiques volatiles anthropiques, les alvéoles en exploitation, la présence de bassins de collecte des lixiviats, le biogaz non capté par le réseau de dégazage sont tous susceptibles d être à l origine de nuisances olfactives sur le site et à son voisinage. Le brûlage volontaire ou par imprudence peut également être source d odeurs.
3.7.2. Les bruits Les bruits sont engendrés par les matériels en activité sur le site tels que les engins de terrassement et de compactage et aussi par le transport des déchets. 3.7.3. Les envols Le déversement des déchets dans les casiers et l absence intermittente de couverture sur ces derniers pendant la période d exploitation peuvent être à l origine d envol de certains objets légers comme les papiers et les plastiques. 3.7.4. La prolifération d animaux Des rongeurs, des insectes et des oiseaux, attirés par la nourriture qu ils trouvent dans les déchets, peuvent constituer une gêne pour le voisinage et certains d entre eux sont susceptibles de véhiculer ou de propager des maladies. 4. La maîtrise des flux et des nuisances 4.1. Des déchets entrants La maîtrise intervient sur le tonnage des déchets admis ainsi que sur leur nature. Au niveau des sites il s agit d appliquer la réglementation pour éviter que certaines catégories de déchets entrent sur des sites où elles sont interdites. Les technologies disponibles concernent les outils de caractérisation des déchets avant leur acceptation, l équipement et le fonctionnement du laboratoire, les méthodes de contrôle à l entrée. Le contrôle de l admission des déchets sur les centres de stockage comporte plusieurs niveaux. Dans un premier temps, il consiste à vérifier que le déchet n est pas interdit (déchets infectieux, radioactifs ) en stockage ou dans la catégorie de stockage concernée (un déchet dangereux n est pas autorisé en site de classe II par exemple). Puis en fonction du type de déchet, des seuils limites pour certains paramètres sont à respecter. L obligation de respect de ces seuils a entraîné le développement de différents outils et notamment la stabilisation de déchets dangereux. Celle-ci permet l admission de déchets dont la composition initiale n était pas conforme aux règles en vigueur. Cela ne concerne que les déchets industriels dangereux et donc les sites de classe I. Les déchets présentant par exemple une fraction soluble trop élevée (> à 10% en masse sèche de déchet sec) ou des teneurs en polluants dont la fraction lixiviable est
supérieure aux seuils réglementaires (Cr, Pb, Zn, Cd ) ne peuvent être stockés en l état et doivent faire l objet d un traitement supplémentaire. Différents procédés de stabilisation-solidification ont été développés. La stabilisation résulte de la rétention chimique et physique des polluants dans une matrice solide afin de limiter leur dispersion dans le milieu naturel. La solidification est le processus d obtention d un solide massif ou granulaire sous l action de divers phénomènes comme l hydratation, l enrobage dans une matrice ou l effet thermique à moyenne ou à haute température. Actuellement, seul le procédé de stabilisation à froid par liants hydrauliques est appliqué à l échelle industrielle. Au niveau des sites de classe II, la recherche en vue d améliorer les modes de traitement a permis de concevoir de nouvelles techniques de traitement des déchets avant stockage ou de modification des modes d exploitation des centres de stockage. Le pré-traitement biologique consiste à mettre en œuvre, préalablement au stockage, une réaction de dégradation, généralement aérobie, conduisant à une dégradation de la matière organique et une diminution des volumes à enfouir. L installation de stockage doit être conçue et exploitée en fonction du pré-traitement mis en œuvre. Du point de vue des rejets atmosphériques, cette mesure était d autant plus pertinente lorsque le biogaz était peu ou pas capté mais son intérêt est à relativiser par rapport aux modes d exploitation des nouveaux centres de stockage. Le développement de bioréacteur vise à mieux maîtriser la dégradation des déchets dans l alvéole. L homogénéisation préalable des déchets par broyage et l augmentation des surfaces d échanges associées ainsi que l uniformisation de l humidité des déchets concourent à disposer au sein de l alvéole d un réacteur aussi isotrope que possible qui sera régulé par des organes de contrôle externe. L intérêt est d accélérer la biodégradation des déchets et la production de biogaz pendant la période d exploitation du centre de stockage. Ces techniques en sont encore au stade de l application expérimentale en France. 4.2. Les eaux de ruissellement Tous les sites sont concernés. La maîtrise du flux des eaux de ruissellement consiste à éviter qu elles entrent sur le site et qu elles viennent augmenter la quantité de lixiviats. Pour atteindre cet objectif, il est recommandé de construire un fossé extérieur de collecte, dimensionné pour capter les ruissellements consécutifs à une pluie de fréquence décennale sur les bassins versants adjacents au site et sur la couverture des casiers. Il ceinture l installation de stockage sur tout son périmètre. Le calcul des débits aux points bas de
chaque bassin versant prend en compte l aire du bassin versant et son coefficient de ruissellement, ainsi que l intensité et la durée de la pluie décennale. Les parois du fossé sont bétonnées en cas de forte pente ou en terrain très perméable. Si la superficie de l installation dépasse nettement celle de la zone exploitée, un second fossé peut ceinturer cette dernière. 4.3. Les lixiviats Seuls les sites de déchets dangereux et de déchets non dangereux sont concernés (à l exception des sites de déchets inertes). La maîtrise des flux de lixiviats consiste d abord à confiner les déchets pour éviter la pollution des eaux souterraines, puis à collecter les lixiviats, les stocker et les traiter. Les équipements de collecte et de stockage avant traitement sont réalisés pour chaque catégorie de déchets faisant l objet d un stockage séparatif sur le site. Les lixiviats ne peuvent être rejetés dans le milieu naturel qu après traitement et sous réserve que leur composition respecte les valeurs réglementaires de rejets. Le plus souvent, le traitement des lixiviats est assuré dans une station d épuration collective, urbaine ou industrielle après une vérification préalable que celle-ci est apte à les traiter sans nuire à la qualité des boues d épuration. Le confinement des déchets et des lixiviats formés est assuré par l étanchéité du site réalisée par une structure multicouche constituée d une barrière de sécurité dite passive et d une barrière de sécurité dite active : - la barrière de sécurité passive est destinée à garantir l étanchéité des casiers en cas de défaillance de la barrière de sécurité active sous laquelle elle se trouve. Pour les installations de classe II, elle est au minimum constituée de bas en haut par 5 mètres de matériaux présentant une perméabilité inférieure à 10-6 m/s, et 1 mètre de matériaux présentant une perméabilité inférieure à 10-9 m/s. Pour cela, il faut parfois remanier les sols par compactage avec apport de matériaux externes. Pour les installations de classe I, la barrière passive doit comporter au minimum 5 mètres de matériaux présentant une perméabilité inférieure à 10-9 m/s ; - la barrière de sécurité active, constituée d une géomembrane, ou tout dispositif équivalent et d une couche de drainage, assure l étanchéité du casier et son indépendance hydraulique ; elle permet d éviter la sollicitation de la barrière de sécurité passive. Au delà de sa fonction d étanchéité, la barrière de sécurité active assure le drainage et la collecte des lixiviats en vue de leur traitement ; aussi, pour éviter la stagnation des eaux, un ensemble drainant de 50 cm d épaisseur d une perméabilité de 10-4 m/s, constitué de granulats siliceux à l intérieur desquels est disposé un réseau de drains, est mis en place sur la géomembrane.
La collecte des lixiviats recueillis par un réseau de drains est assurée soit par un écoulement gravitaire dans un ou plusieurs collecteurs, soit par pompage à travers un regard dans une fosse d accumulation placée au point bas du casier. Le stockage des lixiviats peut alors se faire en bassin ou en cuve. Leur traitement sur le site du centre de stockage fait appel à de nombreux procédés qui dépendent du volume et de la composition des lixiviats. On distingue les traitements biologiques et les traitements physicochimiques qui s inspirent de ceux qui sont appliqués aux eaux usées en station d épuration urbaines : - les traitements biologiques permettent de réduire la fraction biodégradable de la pollution carbonée, l ammoniaque par nitrification et une fraction des métaux par absorption sur la biomasse. Les techniques s apparentent à celles qui sont utilisées pour les eaux usées : lagunage naturel, lagunage aéré, boues activées, lits bactériens et biofiltres ; - les traitements physico-chimiques constituent généralement un complément indispensable aux traitements biologiques en éliminant la pollution carbonée résiduelle non biodégradable (DCO «dure»), en piégeant les métaux et en retenant les sels dissous. Les principaux traitements physico-chimiques sont l oxydation par l ozone, l osmose inverse ; toutefois, la précipitation, la coagulation-floculation et l adsorption restent des techniques employées ; - Les procédés de concentration : évaporation, évaporation forcée, évapo-incinération (en utilisant le biogaz) L envoi en station d épuration d eaux résiduaires urbaines ou industrielles constitue également une solution de traitement des lixiviats. Leur transport s effectue le plus souvent par camions citernes mais ils sont parfois rejetés directement dans le réseau de collecte des eaux usées. Cette solution peut obliger l exploitant du centre de stockage à réaliser un prétraitement avant rejet. Toutefois, même si les techniques de drainage et de récupération des lixiviats s'améliorent de plus en plus [Lombard, 1999], une défaillance éventuelle de la géomembrane et/ou du substratum peut toujours être à l'origine d'impacts environnementaux et sanitaires potentiels des lixiviats. Les problèmes rencontrés dans les années 90 ont amené le Comité français des géosynthétiques à encourager les utilisateurs à mettre en œuvre des dispositifs d'assurance qualité des chantiers afin de garantir leur bonne exécution et une meilleure pérennité des ouvrages [Mortgat, 1997]. Les origines des défauts dans les géomembranes ont été recensées (tableau 3).
Tableau 2 : Répartition de l'origine des défauts dans les géomembranes [Nosko et al, 1996 in Touze- Foltz, 2003] Origine des défauts Part en % Mise en place de la couche drainante granulaire 73 % Pose de la géomembrane 24 % Exploitation 2 % Contrôle d'étanchéité 1 % Actuellement, différentes méthodes de détection des fuites ainsi que les techniques pouvant y remédier sont proposées sans toutefois prétendre à l'infaillibilité [Touze-Foltz, 2003]. 4.4. Le biogaz La maîtrise des flux de biogaz passe par la mise en place d un réseau de collecte et des installations de combustion avec ou non récupération de l énergie. Elle permet de protéger l environnement avec une réduction des émissions de substances olfactives et/ou toxiques et la limitation de l effet de serre lié à la présence du méthane et du dioxyde de carbone. Elle a également pour but d assurer la sécurité du site car le méthane, moins dense que l air, circule sous terre en suivant les fissures et remonte à la surface ou bien s accumule dans des cavités et sa présence crée alors des risques d incendie et d explosions. La collecte et le transport du biogaz sont effectués par des conduits capables de résister aux contraintes mécaniques, aux tassements différentiels autour des puits, aux agressions chimiques et biologiques. Une extraction active du biogaz avec un ventilateur ou un compresseur est souvent mise en place sur les sites conformes aux prescriptions de l arrêté ministériel de 1997. Le biogaz bénéficie de techniques de captage de plus en plus efficaces. Les puits de captage sont désormais montés au fur et à mesure de l'élévation du niveau des déchets et non, comme ce fut le cas longtemps, par forage dans l'alvéole comblée [Lombard, 1999]. Le maillage en réseau permet de récupérer un maximum de biogaz. Toutefois, l'efficacité totale est difficile à obtenir. Il y a donc forcément des fuites et des sources d'impacts environnementaux et sanitaires possibles, même dans les décharges les plus modernes et les plus respectueuses de la réglementation. Suivant les techniques utilisées, 60 à 80 % du biogaz est récupéré. Pour les nouveaux centres de stockage, après couverture étanche des alvéoles, il est possible d atteindre des taux de récupération supérieurs à 80 % [Poulleau, 2002].
Le traitement du biogaz par combustion est fait par l intermédiaire d une torchère dont il existe actuellement deux types : - la torchère à combustion externe où la flamme dépasse le fût et dans laquelle le gaz est incinéré à une température de 800 à 850 C ; - la torchère à combustion interne où la flamme se situe dans un fût de 6 à 8 mètres de haut et dans laquelle le gaz est incinéré à environ 1000 C. Le temps de rétention du gaz est supérieur à 0,3 secondes, ce qui permet une destruction complète des hydrocarbures halogénés. Ce second type de torchère tend à se généraliser du fait des obligations réglementaires. La réglementation impose une combustion à une température minimale de 900 C pendant une durée supérieure à 0,3 secondes. La valorisation du biogaz avec l installation de moteurs n en est qu à ses débuts en France et tend à se développer.