Traitement des déchets et eaux usées

Description

Le traitement des déchets génèrent des émissions directes de GES lors :

■Du stockage des déchets solides organiques

■Process d'épuration des eaux usées

■Fuite de biogaz

■Compostage

■Épandage des boues de stations d'épurations et compost (voir agriculture - sols agricoles)

■De l'incinération des déchets (voir le chapitre sur la combustion des déchets)

Stockage des déchets solides organiques

Stockage_dechets_methanisation

Schéma des émissions de GES dues au stockage des déchets organiques

Les déchets biodégradables ou "biodéchets" appartiennent à une catégorie de déchets d’origine végétale ou animale en général, qui se décomposent grâce à d’autres organismes vivants (décomposeurs). On les trouve généralement dans les résidus urbains solides (parfois appelées ordures ménagères biodégradables) comme :

■les déchets végétaux

■les déchets de cuisine allant dans les ordures ménagères

■les déchets de papiers et cartons

■les plastiques et autres contenants ou emballages biodégradables.

Cette décomposition a notamment lieu dans des centres de stockage. Elle génère des émissions de GES en suivant le principe du schéma représenté ci-dessus.

Ainsi, pour chaque type de déchets, on dispose des taux caractéristiques suivant :

■T1 : % (en poids) de C Biodégradable

■T2 : Taux de méthanisation du C biodégradable

■T3 : Taux de CH4 dans le gaz

■T4 : Taux d'oxydation

■T5 : Taux moyen de captage (caractéristique du centre de stockage)

Les émissions de CH4 du déchets sont donc données par la formule suivante :

ECH4 = M * T1 * T2 * T3 * (1-T4) * (1-T5)

Les émissions de CO2b du déchets sont donc données par la formule suivante :

ECO2b = M * T1 * T2 * [ (1 - T3) + T3 * T4 + T3 * (1-T4) * T5 * 44/12 ]

Dans la Base Carbone ®, on dispose des taux suivant :

Type de déchet	T1	T2	T3	T4	T5
Déchets de carton	40%	22%	50%	10%	70%
Déchets de papier	38%	24%	50%	10%	70%
Déchets alimentaires	15%	38%	50%	10%	70%
Ordure ménagère	13%	30%	50%	10%	70%

Cela permet de trouver les facteurs d'émissions suivants :

Type de déchet	Pour 1 tonne de déchets
Type de déchet	kg CO2b émis	kg CH4 émis
Déchets de carton	150	11,9
Déchets de papier	155	12,3
Déchets alimentaires	97	7,7
Ordure ménagère	64	5,1

Si le centre de stockage n'est pas équipé de moyen de captage du méthane, alors les émissions de CH4 augmentent drastiquement (T5 = 0). On suppose dans la Base Carbone ® que tous les centres de stockage en sont équipés en France.

Process d'épuration des eaux usées

Description

Le traitement des eaux usées peut conduire aux émissions directes de GES suivantes :

■Des émissions de CH4 générées lors du séjour en conditions anaérobies (marécages, bassins de rétentions, lagunes, bras mort de rivière…) d’eaux chargées en matière organique (contenant beaucoup de carbone).

■Des émissions de N2O générées par la dégradation (nitrification / dénitrification) des composés azotés contenues dans l'eau, en conditions aérobies ou non.

Certaines entreprises peuvent disposer de mesures précises des émissions de CH4 et N2O aux niveau de leurs installation. Ces valeurs sont bien entendu plus précises que les valeurs ci-dessous et s'y substitue donc.

Part CH4

En pratique, il faut une durée de séjour minimum en conditions anaérobies et une concentration minimum des eaux usées en matières organiques, pour que les émissions soient significatives, ce qui suit ne concerne pas :

■les eaux rejetées dans un milieu non stagnant (eaux en mouvement de rivière ou de fleuve, par exemple), où les conditions anaérobies ne sont pas réunies,

■les eaux rejetées dans un réseau qui aboutit à une station d’épuration, car le maintien en conditions anaérobies de la matière organique en suspension (qui ne dure que le temps d’arriver à la station) est bien trop court pour que des émissions significatives aient lieu. Seules les eaux en sortie de station, et rejetées dans un milieu stagnant, sont éventuellement à prendre en compte.

Une parfaite adéquation des facteurs d’émission à la réalité devrait conduire à utiliser des facteurs différenciés selon le système de traitement (qui conditionne le caractère plus ou moins aérobie) et les conditions climatiques (qui conditionnent la rapidité de fermentation). Ainsi, selon ce contexte une part plus ou moins grande du carbone initial est effectivement transformée en méthane.

Le GWRC, dans ses travaux de 2010, recommande d’utiliser un ratio de CH4 émis/ DCO* éliminée = 0,0002. Soit :

kg CH4 provenant des eaux usées = 0,0002 * kg DCO* éliminée

* DCO : Demande Chimique en Oxygène

Part N2O

Les publications scientifiques récentes s’accordent sur le fait que les émissions de N2O des stations d’épuration sont essentiellement liées à l’étape de nitrification. Les quantités de N2O produites sont proportionnelles aux flux d’azote nitrifié et dépendent de la nature du traitement et donc du type de procédé de traitement et de sa mise en oeuvre.

Le groupe de travail de l'ASTEE sur le guide sectoriel eau et assainissement210 propose de retenir le facteur d’émissions de 0,073 % t N2O / t NTK* abattue sur la STEU quel que soit le procédé de traitement. Cette valeur est obtenue avec une valeur de rendement de 80% et s’applique sur les stations qui traitent l’azote. Il met toutefois en garde sur les incertitudes très importantes sur ce poste (écarts pouvant aller de 1 à 20).

kg N2O provenant des eaux usées = 0,00073 * kg NTK*

* NTK : azote total réduit

Incertitudes

Pour les process d'épuration des eaux usées, l'incertitude étant très grande (de 1 à 20), la valeur de 2000% est retenue.

Sources :

[210] ASTEE - ADEME / Guide méthodologique des émissions de gaz à effet de serre des services de l'eau et de l'assainissement (Guide sectoriel Mis à jour en 2018)

[211] Ministère australien de l'environnement / 1997 /A Quick Reference Guide, Estimating Potential Methane Production, Recovery and Use from Waste.(www.environnement.gov.au)