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Auteur : Rémy Bayard

L’ensemble des résultats ont donc permis de confirmer le modèle double sites pour l’adsorption du naphtalène sur les sols de la Côte Saint André sous culture et sous prairie. La répartition des sites d’adsorption (matière organique) apparait ainsi comme un paramètre très important pour décrire l’adsorption des polluants organiques hydrophobes dans les sols. Dans nos travaux, cette répartition a été évaluée par ajustement des courbes simulées aux résultats expérimentaux obtenus en colonnes. D’autres méthodes d’investigation seraient nécessaire pour vérifier les résultats de calcul ainsi obtenus.

Thèse complète : these-bayard-complete-20-11-02

Auteur : Mohamed Annabi

La stabilité de la structure des sols limoneux, qui dépend des teneurs et de la dynamique des matières organiques, est un des déterminants de la dégradation physique de ces sols allant de la formation de croûtes de battance aux risques d’érosion hydrique. Une grande proportion de ces sols ont des teneurs faibles en matières organiques. C’est pourquoi, les apports de matières organiques d’origine résiduaire pourraient contribuer à stabiliser leur structure et à limiter les risques d’érosion. Ce travail se propose d’évaluer les effets de trois types de composts urbains (compost de boue, de biodéchets, d’ordures ménagères résiduelles) sur la stabilité de la structure d’un sol limoneux. Le type de déchets compostés, et le degré de maturité des composts (peu stabilisés dits « immatures » bien stabilisés dits « mûrs ») sont pris en compte pour interpréter les résultats observés, entre autres via leurs effets sur certaines composantes microbiennes (biomasse microbienne totale et biomasse fongique) et physico-chimiques du sol (polysaccharides, hydrophobicité) dont on sait qu’ils sont des facteurs stabilisants de la structure. Les effets des composts sur la stabilité des agrégats et sur la résistance d’un lit de semence à l’action destructive des gouttes de pluie sont mesurés en conditions contrôlées de laboratoire et au champ.

Au laboratoire, des incubations de mélanges sol-compost sont menées à 2 températures (28 et 4°C) pour moduler l’activité microbienne. Les composts immatures permettent une forte stabilisation des agrégats, en liaison avec la stimulation de la microflore des sols, particulièrement la microflore fongique à faible température. Cette stimulation microbienne conduit à l’augmentation de l’hydrophobicité des agrégats, permettant une meilleure résistance au phénomène d’éclatement lors de leur humectation. L’efficacité des composts immatures augmente avec leur teneur en cellulose et en lipides. L’effet stabilisant des composts immatures diminue avec le temps, plus lentement à 4°C qu’à 28°C en relation avec la rémanence de la matière organique facilement biodégradable de composts. L’addition des composts mûrs permet également la stabilisation des agrégats avec une efficacité moindre que les composts immatures, mais de façon plus durable dans le temps. Les 3 composts mûrs ont des effets similaires, qui seraient plutôt dûs à leur richesse en substances humifiées améliorant la cohésion des agrégats. En fin d’incubation, la stabilité des agrégats est similaire avec les composts mûrs ou immatures.

L’effet des mêmes types de compost sur la stabilité de la structure dans l’horizon labouré, est mesuré au champ dans un essai de longue durée mis en place en 1998. Un effet positif des composts sur l’amélioration de la stabilité des agrégats est observé, avec cependant un rôle déterminant du facteur histoire climatique. La comparaison entre les résultats obtenus au laboratoire et ceux de l’essai au champ montre que la hiérarchie de l’efficacité des produits est respectée avec une efficacité plus importante du compost d’ordures ménagères résiduelles dont la MO est la plus biodégradable. A cette échelle d’étude on a également suivi la dégradation du lit de semence au fur et à mesure des événements pluvieux. Les composts ont permis l’atténuation de la vitesse de fermeture de la surface du sol sous des pluies de faible intensité, mais n’ont pas pu protéger le sol sous pluie orageuse.

Thèse complète : contacter l’INSA de Lyon

Auteur : Maxime Rouez

La caractérisation des phénomènes de biodégradation des déchets ménagers et assimilés (DMA), la compréhension des facteurs qui influencent ces phénomènes et la prévision du comportement des DMA en conditions anaérobies sont des enjeux importants pour la bonne gestion de ces déchets organiques. Cette étude a permis d’explorer ces trois thématiques par la mise en oeuvre de tests anaérobies contrôlés sur DMA et fractions de DMA. Les résultats obtenus montrent que pour les différents déchets et fractions étudiés, la biodégradabilité anaérobie est bien corrélée avec la biodégradabilité aérobie, mais difficilement corrélable avec les caractérisations chimiques qui se sont révélées insuffisantes. L’étude expérimentale a révélé la difficulté de réalisation d’un test de Potentiel Bio Méthanogène (PBM) optimisé, d’un point de vue cinétique notamment. La quantité de matière organique dégradable et disponible vis-à-vis de l’activité bactérienne au sein du test s’avèrent être des facteurs importants et délicats à maîtriser. Par ailleurs, des essais spécifiques ont confirmé les connaissances actuelles sur l’influence de quelques facteurs tels que la granulométrie et la teneur en eau. Une démarche de complexification successive d’un modèle a été mise en oeuvre en se restreignant aux expériences menées au laboratoire. Au-delà de la difficulté d’intégrer les facteurs d’influence dans un formalisme commun, un modèle suffisant a pu être identifié pour chaque condition opératoire.

Thèse complète : these-maxime-rouez-29-09-08

Auteur : Joacio de Araujo Morais Junior

La directive européenne 99/31/CE sur le stockage des déchets solides fixe des règles de gestion intégrée des déchets. Les pré-traitements mécaniques et biologiques (PTMB) des ordures ménagères doivent permettre de réduire les quantités de déchets stockés et la fraction biodégradable contenue dans les déchets. L’objectif fixé pour cette thèse a été d’évaluer l’influence des PTMB des ordures ménagères résiduelles sur leur comportement en installations de stockage des déchets. Pour atteindre cet objectif, le travail a été basé d’une part sur l’étude de l’efficacité des opérations de deux procédés industriel et semi-industriel de PTMB (au SDEE-Lozère et au CREED), d’autre part sur l’évaluation au laboratoire du comportement des déchets pré-traités en bioréacteurs de simulation de stockage avec ou sans recirculation de lixiviats. L’influence positive des PTMB des deux procédés est observée, ainsi que l’effet de la recirculation sur tous les bioréacteurs.

Thèse complète : these-joacio-de-araujo-morais-junior-20-12-06

Auteur : Faouzia Achour

Le concept du stockage sanitaire évolue progressivement vers le concept de stockage durable ou « sustainable landfill » avec l’idée sous-jacente d’une gestion générationnelle des déchets. Elle consiste à ne pas transmettre de risque sanitaire d’une génération à l’autre. Pour y parvenir, deux procédés d’accélération de la dégradation de la matière organique sont proposés : le Pré-Traitement Mécano-Biologique et la recirculation des lixiviats. Ces deux procédés visent à stabiliser les déchets stockés plus rapidement. Néanmoins, la notion de stabilité d’un déchet reste encore mal définie. L’objectif de cette thèse est de mettre au point une méthodologie de caractérisation multicritère : globale, chimique, biologique et thermique afin de décrire l’état de la dégradation de la matière organique de manière objective. L’application de cette méthodologie sur différents déchets ayant subi divers traitements de stabilisation aérobie et sur déchets incubés en conditions simulées de stockage a permis d’évaluer l’impact de ces procédés sur la dégradation des déchets. D’autre part, l’analyse de données sur les différents déchets étudiés, a mis en évidence les tests les plus pertinents pour définir l’état de dégradation de la matière organique des déchets.

Thèse complète : these-faouzia-achour-30-09-08

Auteur : Céline Gachet

La recirculation des lixiviats dans le massif de déchets d’un centre de stockage de déchets ultimes est mise en oeuvre pour créer des conditions d’humidité favorables à la biodégradation de la matière organique contenue dans les déchets. Dans l’objectif d’évaluer cette option technique en vue de la réduction à long terme de l’activité des centres de stockages, un essai in situ de recirculation des lixiviats a été réalisé au CSDU du SYDOM du Jura. Parallèlement, des essais en laboratoire ont été réalisés pour déterminer l’influence de facteurs physico-chimiques et de la recirculation des lixiviats sur les caractéristiques de la matière organique des déchets ménagers. La recirculation des lixiviats accélère la production de biogaz et le transfert de matière du compartiment solide vers le compartiment liquide. Les déchets ayant subi la recirculation des lixiviats présentent une biodégradation avancée de leur matière organique par rapport aux déchets n’ayant pas subi la recirculation.

Thèse complète : these-celine-gachet-02-05-05

L’expertise d’une usine de tri-compostage des déchets ménagers a pour objectif la réalisation d’un bilan matière et l’analyse du fonctionnement de la chaîne de traitement. Un bilan matière précis permet de réaliser une analyse économique fine. La méthode proposée se base sur l’analyse de chaque équipement avant l’établissement du bilan global de la plate-forme. Cela permet, en cas de rendement insuffisant, de cibler les interventions et d’améliorer le rendement sans mettre en cause la totalité de la chaîne de traitement. Pour y arriver, des méthodes normalisées d’échantillonnage et de caractérisation des déchets ménagers et du compost ont été adaptées aux flux intermédiaires, une base de donnée pour le calcul d’erreurs selon les formules de Gy est proposée et le logiciel BILCO pour l’établissement des bilans matière statistiquement cohérents est utilisé.

Durant notre travail, nous avons testé les équipements les plus utilisés dans les usines de tri-compostage : l’aire de compostage, les trommels à maille moyenne de 20 à 50 mm et à maille plus fine de 8 à 15 mm, le tapis sélectionneur, la table densimétrique et le tube rotatif de compostage. Tous les équipements ont été testés en grandeur réelle, dans des usines différentes, sauf le tube rotatif et le trommel moyen qui ont fait l’objet d’une étude au laboratoire. Une simulation de criblage dans un trommel à 20 mm a permis de détecter l’origine des erreurs d’échantillonnage commises lors de l’évaluation de ce genre d’équipement. Un pilote d’un volume de 750 l a été élaboré pour suivre la perte de masse et le dégagement de CO2, CH4, NH3 et N2O durant le compostage dans les tubes rotatifs. Les résultats obtenus lors des essais sur le tube expérimental ont été validés sur un tube industriel. L’hypothèse de la conservation de la matière minérale durant le compostage et la précision de la mesure de la teneur en matière organique totale par perte au feu à 550°C ont fait l’objet d’un essai parallèle.

A partir des équipements étudiés, une chaîne type de traitement des déchets ménagers par tri-compostage est proposée et une simulation de traitement des déchets d’une collectivité bretonne est réalisée. Une variante de la chaîne proposée adaptée au contexte socioéconomique des pays en voie de développement est disponible aussi.

Thèse complète : these-aboulam-s-tri-compostage-imp

Composting is a process of biological treatment of organic wastes which reproduces the natural process of organic matter humification in soil. Today in France, only 7 % of the urban wastes are composted, although the organic part represents 50 % of the 47 million tons produced annually. Composts are mainly used in agriculture to increase or to maintain soil organic matter concentration. Their behavior after soil incorporation depends on the stability of their organic matter (OM). In this work, we studied the evolution of compost OM characteristics during composting, in relation with their origin (nature of the composted wastes and process of composting) and evaluated the potential storage of OM in soil with their use. The relation between the residual biodegradability of compost OM and the potential availability of nitrogen in soil was also studied.

Ten urban composts made from municipal solid wastes, biowastes, green wastes or sewage sludge, coming from industrial composting plants were sampled after three, four and six months of composting. To avoid the influence of composting process, eight composts elaborated in laboratory reactors from variable proportions of green wastes, biowastes, and papers-cardboards, were followed during three months. A range of five classes of compost OM stability was defined on the basis of mineralization kinetics of compost carbon during incubations in a reference soil. Compost OM was characterized by chemical (humic substances) and biochemical (lignin, cellulose, hemicellulose and soluble fraction) fractionation and by analysis in infrared spectrometry (FTIR). The degree of compost maturity was defined from the level of compost OM stability and the range of stability previously defined was used as reference for the validation of various indicators of maturity.

During the composting process, all composts evolved towards products with similar characteristics and independent from the composted waste and process that only influenced the rates of stabilization. In most cases, the cellulose fraction rapidly decreased when nitrogen was not limiting. The slower degradation of lignin as compared to total organic matter led to its relative enrichment in compost OM. The IR spectra confirmed the increase of aromaticity during composting. When greenwastes were dominant in the composted wastes, their initial high lignin concentration explained the fast stabilization of OM during composting and little evolution was observed between three and six months of composting. On the contrary, composts made from municipal solid wastes, initially richer in cellulose materials (papers-cardboards) with a relative lack of nitrogen, were not stabilised after three months of composting, and required at least six months of composting, with turning, to be stabilized. The influence of biowastes on compost OM stabilization was not pointed out, probably because they only represent a weak proportion of the dry mass of the initial mixtures.

From the biochemical fractionation results, an indicator of the proportion of stable OM in compost was calculated (Biological Stability Index, BSI). This stable fraction of compost OM contributes to soil OM upkeep or increase after compost application. For greenwaste composts, BSI little increased during maturation and the simultaneous decrease of total compost OM made lightly decreased their efficiency to soil OM upkeep. The reverse was observed for municipal solid waste composts. Their important stabilization during maturation made increase their BSI. Of this important stabilization resulted a relative increase of their efficiency for soil OM upkeeping between three and six months of composting.

A small potential availability of compost nitrogen was estimated from incubations of soilcompost mixtures. The organic fraction of nitrogen of stabilized compost mineralized slowly. On the contrary, a strong immobilization of soil nitrogen occurred after incorporation of unstable compost, followed by a faster mineralization than observed with stable compost. Among the tested indicators of maturity, the humification ratio (RH=CHA / CFA) was the more reliable chemical indicator. RH values smaller than 1 indicated a lack of maturity, and RH larger than 1.3 corresponded to stabilized composts with high maturity levels. The self-heating test was the most relevant to be used on composting platforms. These two indicators allowed a correct estimation of compost OM stabilization level, from which recommendations could be made on the optimal period for soil incorporation, taking into account the risks of nitrogen immoblization.

Thèse complète : these-francou-c-analyse-mat-comp

Le présent travail de recherche est une contribution à l’aide à la décision dans la gestion des déchets en Mauritanie qui fournit les données de référence sur la caractérisation des ordures ménagères, qui constituent plus de 90 % des déchets urbains solides à Nouakchott, et propose une méthodologie de conduite d’étude à faible coût de ces refus municipaux et adaptée au contexte local. Contrairement à la majorité des études qui aboutissent à une caractérisation des déchets à partir des sites de transit ou à partir des décharges finales, la particularité de cette méthode réside dans le fait qu’elle propose l’étude des déchets produits à la source (ménages) sur deux périodes de l’année (sèche et humide), chez trois types de populations de niveaux de vie différents, sans subir de pertes dues à l’intervention du secteur informel (récupérateurs) tout au long du circuit de gestion. Les ratios ainsi obtenus sont les principaux paramètres en matière de gestion des déchets. Leur suivi en fonction des changements dans le mode de vie et les comportements des populations est la base même de toute stratégie pérenne de gestion et de traitement des refus. Ainsi, l’approche méthodologique d’échantillonnage utilisée pour déterminer la taille d’échantillon de déchets à trier est définie par la production journalière d’OM d’un échantillon de la population totale par standing en satisfaisant à un niveau de confiance de 95 %.

Ainsi, l’étude a permis de dégager les principales tendances des OM de Nouakchott permettant d’orienter les décideurs locaux dans leur démarche de mise en place de stratégie de gestion des flux. Caractérisée par une masse volumique de 410 kg/m3 et une faible humidité de 11 %, à cause de la valorisation de la fraction organique au niveau des ménages, il est généré chaque jour 0,35 kg par habitant dont seulement 60 % en masse (0,21 kg/hab/j) se retrouve dans les site de transit à gérer par les communes. La mise en place et l’organisation d’une filière de valorisation de certaines catégories d’OM permettrait de réduire de moitié les masses de déchets à enfouir. Le taux important de combustibles (54 %) et la faible humidité sont un atout pour tout traitement des ces déchets par incinération avec un PCI de 2652 kcal/kg.

Thèse complète : these-sidi-ould-aloueimine

Cette étude a permis de montrer la nécessité de limiter les quantités de compost urbain incorporées aux sols, en raison de l’accroissement des concentrations en métaux lourds non seulement totales mais également assimilables par la plante. Les résultats concernant la répartition des métaux lourds dans les différentes fractions des sols, ont permis de constater que la plus grande partie se trouve sous des formes chimiques insolubles et donc inaccessibles pour la plante. Néanmoins, en augmentant les apports de compost urbain, on voit s’accroître les quantités de métaux lourds associées aux fractions organique et carbonatée des sols, ce qui indique un risque de mobilisation à plus ou moins long terme soit par minéralisation de la matière organique soit par acidification.

Les résultats, obtenus au niveau de la plante, confirment la faible biodisponibilité des métaux lourds apportés par le compost urbain. Malgré l’incorporation de fortes doses de compost urbain, les teneurs au niveau de la plante sont très inférieures aux teneurs considérés comme toxiques. Cependant, le transfert de certains éléments comme le cuivre et le zinc est possible et ne doit pas être négligé.

Cette étude devra être cependant poursuivie par des expérimentations en plein champ, dans les conditions climatiques naturelles et sur des durées plus importantes, pour préciser les risques à long terme, liés aux métaux lourds apportés par le compost pour l’environnement.

Thèse complète : these-paino-vanai-1995