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Etude faisabilité de la valorisation énergétique des papiers cartons issus des déchets de la ville de Ouagadougou
Organisme scientifique sollicité : IGEDD/UO Responsable: CEFREPADE Institution bénéficière : Mairie de Ouagadougou
Plan de l exposé Introduction Etude de la caractérisation Etude du compactage Etude de la combustion Conclusion
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
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?
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
Etude de la caractérisation
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
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
Résultats
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
Etude du compactage
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
Papiers/cartons déchiquetés Briquette
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.
Résultats : Carton ondulé
Résultats : mélange des papiers-cartons
Résultats: résumé Type de briquette Pressio n (bars) Masse volumique (g/cm 3 ) PCS (kj/kg) IRI Taux d humidité Relaxation Type1 90 0,48 15 826 180 7,8 28 Type2 70 0,54 13 810 340 6 12 Type3 70 0,5 15 215 130 5,4 26 Type4 90 0,45 15 535 80 6,5 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
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)
Etude de la combustion
Dispositif du four rotatif
Préparation du combustible (pesée) Disposition des briquettes Déroulement de la combustion Cendres
Dispositif du four tubulaire NO, NOx, SO2, CxHy
Déroulement des essais en four tubulaire
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
Résultats : températures
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 11 18,5 12,5 Température ( C) 950 750 800 800 Taux de cendres (%) 11 15,4 16 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
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 2001-185/PRES/PM/MEE, (2001)).
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
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 44-095 pour une valorisation agronomique
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
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
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
JE VOUS REMERCIE
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