En Quoi Nos Déchets Constituent Une Ressource Viable ?

AXE DE RECHERCHE : TRANSFORMATION DE LA MATIÈRE

THÈME : MATIÈRE ET FORME

Année Scolaire : 2016 / 2017 Classe : 1ère S1 Élèves : SACKO Cheickna & TOUNKARA Seydou Enseignants ayant encadré le TPE : Mme. Ghandour & Mr. Sotbar Matières : SVT & Physique-Chimie Établissement : Lycée Liberté, Bamako

Valorisation Des Déchets

AVANT D'ENTAMER LA LECTURE DE CE DOSSIER, ON VOUS PROPOSE CE JEU DE MOTS CROISÉS CONCERNANT LES DÉCHETS : NOMBRE DE MOTS MAXIMUM : 10. VOUS AVEZ TROUVÉ MOINS DE 10 MOTS ? CE N'EST PAS GRAVE. SUITE À LA LECTURE DE CE DOSSIER LES MOTS SERONT BEAUCOUP PLUS FACILES À TROUVER. BONNE LECTURE.

Problématique : En Quoi Nos Déchets Constituent Une Ressource Viable ?

Sommaire

• Introduction
• I) Ressource Matière Des Déchets
  • A) Le Compostage : Transformation des déchets en engrais
  • B) Le Recyclage Du Verre
• II) Ressource Énergétique Des Déchets
  • A) Méthanisation
  • B) Incinération des déchets avec récupération d'énergie
• Conclusion
• Bibliographie / Webographie
• Entretiens
• Pour Les Curieux
• Remerciements

Introduction

L'activité humaine produit entre 3 400 et 4 000 milliards de tonnes de déchets par an (source : www.planetoscope.com). Mais malgré la quantité de déchets que l'on produit, le devenir de ces déchets préoccupe peu de personnes, pourtant ces déchets que l'on génère et qui nous importunent sont bel et bien une ressource viable. En effet, le célèbre chimiste français Antoine Lavoisier (1743–1794) avait énoncé : « Rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme » et c'est en partant de ce principe que l'on peut affirmer que nos déchets sont une ressource viable, en effet depuis plusieurs années les chercheurs, scientifiques et ingénieurs du monde entier ont développé des techniques visant à transformer nos déchets en matière première ou en énergie.

photo prise à Bamako (Mali – pays d'Afrique de l'Ouest)

Est appelé un déchet tout résidu d'un processus de production, ou de transformation ou d'utilisation, toute substance, matériau produit ou plus généralement tout bien, meuble abandonné ou que son détenteur destine à l'abandon (selon le Code de l'Environnement [art. L541-1]). Autrement et simplement dit, un déchet est ce que l'on décide de jeter à la poubelle. Cependant, il est impératif pour nous de ne pas jeter nos déchets n'importe où car cela peut déranger les personnes vivantes dans cet environnement, notamment à cause des odeurs.

photo prise en Côte d'Ivoire (pays d'Afrique de l'Ouest)

Mais en plus de cela, le fait de jeter nos déchets n'importe où représente une menace pour la planète et pour la santé humaine, car les déchets (particulièrement ceux en plastique) se décomposent progressivement en petites pièces toxiques dans les milieux marins et terrestres du monde entier. Ces petites pièces peuvent être absorbées par les êtres vivants à tous les niveaux de la chaîne alimentaire. En effet, la présence des déchets contenus dans les océans affecte environ 700 espèces marines, et environ 100 millions de mammifères marins meurent chaque année à cause de cela.

La santé de l'être humain est aussi en danger car plusieurs poissons de l'océan contiennent des toxines (dû aux déchets contenus dans les océans) et l'Homme est un grand consommateur de poissons — en moyenne 4 200 kilos de poissons sont consommés chaque seconde par l'Homme.

Avec l'accroissement de la population qui entraînera une augmentation de la quantité des déchets, notre santé humaine sera de plus en plus mise en danger ainsi que celle d'autres espèces vivantes. Il est donc de notre devoir de gérer nos déchets de façon intelligente.

Avec tous les impacts néfastes que nos déchets ont sur l'environnement et la santé humaine, il est difficile de réaliser que nos déchets constituent une ressource viable, mais notre TPE aura pour but de le prouver ainsi que de répondre à la problématique suivante : En quoi nos déchets constituent une ressource viable ?

Nous verrons dans un premier temps que nos déchets sont une ressource matière (I) puis nous prouverons dans un deuxième temps que nos déchets sont une ressource énergétique (II).

I) Ressource Matière Des Déchets

Définition — ressource : 1 : richesse

Le 3/12/2016 : lors d'un entretien, Facinet Coulibaly (employé à Macrowaste, société de ramassage d'ordures à Bamako) dit : «…les déchets posent d'énormes problèmes environnementaux et sanitaires dans cette ville de Bamako, vivement soit le jour où les maliens considèreront les déchets comme une ressource car les déchets sont une véritable ressource matière et énergétique…»

Glorifier le déchet comme une véritable ressource matière est aujourd'hui une vision de plus en plus commune, même dans les pays comme le Mali où les techniques de valorisation matière des déchets sont peu modernes. On peut constater que certains individus au Mali font de la valorisation matière des déchets leur source de revenus principale :

« Certaines personnes nous trouvent répugnantes, elles sont pas mieux que nous. Si Dieu nous a fait ainsi, ce n'est pas de notre faute. » — Témoignage d'une femme à Bamako gagnant sa vie en vendant des déchets plastiques. Elle poursuit en faisant savoir qu'elle n'hésiterait pas à quitter le monde de la récupération des déchets si une autre activité rémunératrice s'offrait à elle, mais que dans l'immédiat c'est cette activité qui lui permet de subvenir à ses besoins ainsi qu'à ceux de sa famille.

Étudions cette activité intitulée « Étude de cas 1 » afin d'avoir une vision nette de la valorisation matière (recyclage) des déchets :

Étude de cas 1 (un pas vers la définition du recyclage)

Le jeune Abdoulaye de 4 ans, grand amateur de mini-voitures, ayant oublié la totalité de ses mini-voitures au parc passa la soirée à se plaindre. Son grand frère du nom de Sékou passa alors plusieurs minutes à penser à la manière dont il allait consoler son petit frère, et au bout de quelques temps il trouva la solution dans la poubelle. Eh oui, dans la poubelle ! Il eut la magnifique idée de transformer une boîte de café vide en… petite voiture afin de faire plaisir à son petit frère. Objectif atteint, étant donné que le jeune Abdoulaye y joua toute la soirée.

PS : cas fictionnel

Comme on l'a vu dans l'étude de cas 1, le recyclage (valorisation matière) consiste à fabriquer un nouvel objet à partir d'un vieil objet destiné à être jeté. De manière plus scientifique, le recyclage est un procédé de traitement des déchets qui permet de réintroduire les matériaux qui en sont issus dans le cycle de production d'un autre produit.

Définition — cycle de vie : 1 : série d'étapes de la vie d'un produit depuis sa production jusqu'à l'élimination

QUESTIONS : (QCM pour la question 1)

1. Que vient de faire Sekou ? : a) acheter une mini-voiture / b) fabriquer une mini-voiture avec des objets destinés à l'abandon (donc des déchets) / c) réparer une ancienne mini-voiture usée
2. À votre avis, aurait-il pu faire cela s'il n'y avait que des restes alimentaires dans la poubelle ?

Exemple de recyclage :

Maillots de football confectionnés à partir de bouteilles en plastique récupérées en mer et recyclées

Bouteilles en plastique jetées en mer

Cet exemple illustre bien le recyclage car on peut voir que cela a permis la réintroduction du plastique issu des bouteilles dans le cycle de production d'un autre produit (les maillots).

La valorisation matière des déchets prend depuis plusieurs années une place importante dans le domaine de la gestion des déchets, notamment pour la France qui s'est donné les objectifs nationaux d'atteindre 55 % de valorisation matière d'ici 2020.

Cependant la valorisation matière (recyclage) reste très répandue en Europe. Lors d'une enquête réalisée lors de ce TPE, on a pu interroger certains ramasseurs de déchets locaux sur les moyens de valorisation matière qu'ils connaissent au Mali. Les 2 personnes interrogées ont toutes les deux indiqué que certaines personnes au Mali transformaient les déchets en engrais (compostage) et que certaines personnes utilisaient les déchets comme source de revenus (vente de déchets plastiques).

source : Institut de l'économie circulaire

Aide : le % est exprimé en fonction du nombre total de déchets générés par pays. Exemple avec la France : « 35 % des déchets générés en France sont recyclés »

A) Le Compostage : Transformation des déchets en engrais

Quelques notions importantes à savoir avant d'aller plus loin :

Il existe plusieurs types de déchets, dont : les déchets industriels (type de déchet produit par les entreprises, comme par exemple les piles électriques usées) ; les déchets organiques (résidus d'origine végétale ou animale) ; les déchets ménagers (résultant de la vie quotidienne de chaque personne) ; les déchets en verre ; etc.

À chaque type de déchet est associé un mode de valorisation. Il s'agira dans cette partie d'étudier le compostage, l'un des modes de valorisation des déchets organiques. Il faut avant tout savoir que les déchets organiques sont des constituants de matières organiques donc issus d'organismes vivants, comme par exemple les épluchures de légumes, les restes de repas ou encore les déchets de jardinage.

En quoi consiste le compostage ?

Tout d'abord le compostage est une pratique très vieille, en effet avant l'arrivée des engrais, le compost associé aux excréments d'animaux étaient les seuls fertilisants.

Définition — fertilisant : 1 : substance destinée à améliorer la nutrition des végétaux et les propriétés des sols

Le compostage est un processus de décomposition des déchets organiques par des micro-organismes (bactéries, champignons, etc.) en présence d'oxygène. Ce processus résulte de ce que l'on appelle le compost.

Le processus de compostage est synthétisé dans l'image ci-dessous :

Équation bilan du compostage :

matières organiques + oxygène + micro-organismes → humus (compost) + chaleur + CO₂ + H₂O

Définition — engrais : 1 : engrais (substance organique fertilisante)

Comment les déchets organiques se transforment en compost ?

Le processus de transformation des déchets organiques en compost (compostage) s'effectue en 4 grandes phases biologiques au cours desquelles la température du milieu dans lequel s'effectue le compostage varie :

a) La phase mésophile est la première phase du compostage. Durant cette phase, les micro-organismes mésophiles (bactéries, champignons, etc.) s'attaquent aux molécules simples (glucides, lipides, acides aminés…) et à certains polymères (amidon, protéines, pectines…) des déchets organiques. Ce phénomène de décomposition par les micro-organismes provoque une montée en température (jusqu'à 35 °C environ).

b) La phase thermophile est la seconde phase du compostage et la phase à laquelle la température du compost est la plus élevée, atteignant généralement les 60 °C. Cette augmentation de température va provoquer la substitution des micro-organismes mésophiles par des micro-organismes thermophiles / thermo-tolérants. Lors de cette phase, les polymères plus complexes comme la cellulose et les hémicelluloses sont dégradés.

Définitions :

• micro-organismes mésophiles : organismes se développant dans des températures comprises entre 20 et 40 °C
• polymères : macromolécules

c) La phase de refroidissement est la troisième phase. Lors de cette phase, le compost perd progressivement en chaleur et redescend vers les 35 °C environ. Cette baisse de température va de nouveau provoquer l'arrivée des micro-organismes mésophiles qui vont détériorer les polymères et incorporer de l'azote dans les molécules complexes du compost. Cette incorporation va permettre la formation d'humus.

d) La phase de maturation est la dernière phase. Lors de cette phase, l'activité des micro-organismes est très réduite, mais c'est plutôt les macro-organismes qui envahissent le compost. Ils s'attaquent physiquement aux matières organiques en les brassant, mastiquant et suçant. Le compost est à cette phase totalement transformé en humus.

Voici une image résumant ces 4 phases, avec :

• A = phase mésophile
• B = phase thermophile
• C = phase de refroidissement
• D = phase de maturation

Paramètres physico-chimiques qui varient lors du compostage :

1. La température : voir graphique précédent
2. L'acidité (pH) : voir graphique ci-contre

Effets du compost sur les sols :

Le compost :

• permet d'améliorer la structure du sol par accroissement des agrégats ;
• permet de contourner l'acidification du sol ou de corriger l'acidité du sol ;
• permet un meilleur développement racinaire ;
• approvisionne progressivement les plantes en matières nutritives ;
• limite le développement d'organismes pathogènes, etc.

En quoi le compost, issu des matières organiques des déchets, fait des déchets une ressource matière :

Le compost, très acclamé en raison de sa capacité à améliorer la qualité des sols, peut directement être utilisé après son obtention ou être vendu. Au Cameroun par exemple, l'unité de vente du compost est majoritairement le sac de 50 kg et le prix de vente avoisine 1 500 francs CFA (source : compostagecefrepade.files.wordpress.com).

Le but du compostage est d'obtenir du compost pouvant être utilisé comme engrais. Le compostage, consistant à valoriser les déchets organiques, nous présente donc les déchets organiques comme une ressource matière génératrice d'activités économiques. Qu'en est-il du recyclage du verre ?

B) Le Recyclage Du Verre

Tout d'abord il est important de savoir que si le verre n'est pas recyclé, il lui faudrait 3 ou 4 millénaires pour se décomposer dans la nature. Donc le recyclage du verre est fondamental si l'on veut préserver l'environnement. Le verre est un matériau très intéressant car il se recycle à l'infini sans perte de qualité.

Quelques informations générales sur le recyclage du verre :

• 2 tonnes de verres recyclés permettent d'obtenir environ 4 250 bouteilles de 75 cl
• Il existe des verres non recyclables tels que : la vaisselle ; le verre de cuisine ; les ampoules ; la porcelaine… Ces verres sont séparés des verres recyclables lors du recyclage
• Une séparation par couleur de verre est nécessaire selon le type de verre que l'on veut recréer. Il existe principalement 2 couleurs de verre : le blanc et le verre coloré. La séparation par couleur est nécessaire car on ne peut faire du verre blanc qu'avec du verre blanc, de la même manière que l'on ne peut faire du verre coloré qu'avec du verre coloré.

Comment s'effectue le recyclage du verre ?

Après la collecte des verres chez les ménages, s'effectuent plusieurs tris dans le but de séparer les différents types de verre et d'enlever les éléments qui ne sont pas en verre. Ensuite le verre est transformé en calcin à l'aide d'un grand broyeur, puis le calcin est fondu en 3 étapes :

Lorsque le calcin liquide est enfin approprié au façonnage, il peut prendre n'importe quelle forme : bouteille, flacon de parfum, bocal, etc.

Définitions :

• calcin : poudre de verre
• affinants : produit facilitant l'élimination des gaz provenant des réactions chimiques
• façonnage : mise en forme des produits verriers

PS : le tri optique permet d'éliminer les éléments non recyclables / le tri par souffleur retire les éléments légers (bouchons, étiquettes, etc.)

Voici une image résumant les principales étapes du recyclage du verre :

Les déchets en verre mettent une « éternité » à se décomposer dans la nature — un déchet en verre délaissé dans la nature prend généralement plusieurs milliers d'années à se décomposer. Alors que ce même déchet en verre pourrait se faire recycler et être revendu en tant que verre neuf, et si jamais ce verre neuf s'use, il pourra toujours être recyclé pour redonner le même produit, et ainsi de suite à l'infini.

Nos déchets en verre se présentent donc comme des matériaux auxquels on peut donner plusieurs vies, cela nous montre subséquemment que les déchets en verre sont des ressources qu'il faut absolument valoriser en les recyclant (75 % du verre en France est recyclé [source : www.verre-avenir.fr]) ou en les réutilisant comme la plupart des boutiques au Mali.

QUIZZ – PARTIE I

1. Pourquoi y a-t-il beaucoup plus de déchets aujourd'hui qu'avant ?
   • a) à cause de la forte augmentation de la population terrestre
   • b) parce que les déchets subissent des divisions répétitives dans la nature
2. Qu'est-ce qu'un fertilisant ?
   • a) produit que l'on utilise pour nettoyer les poubelles
   • b) produit destiné à améliorer la qualité des sols
3. En combien de phases s'effectue un compostage ?
   • a) 7
   • b) 4
4. Dans quel ordre s'enchaînent les phases du compostage ?
   • a) phase mésophile – phase de maturation – phase thermophile – phase de refroidissement
   • b) phase mésophile – phase thermophile – phase de refroidissement – phase de maturation
   • c) phase thermophile – phase de refroidissement – phase de maturation – phase mésophile
5. Combien de fois peut-on recycler le verre ?
   • a) 1 fois
   • b) 9 fois
   • c) à l'infini
6. Quelle est la définition de « calcin » ?
   • a) petits morceaux de verre
   • b) produit issu du compostage

II) Ressource Énergétique Des Déchets

Le 3/12/2016 : lors d'un entretien, Facinet Coulibaly (employé à Macrowaste, société de ramassage de déchets à Bamako) dit : «…les déchets posent d'énormes problèmes environnementaux et sanitaires dans cette ville de Bamako, vivement soit le jour où les maliens considèreront les déchets comme une ressource car les déchets sont une véritable ressource matière et énergétique…»

Avant de parler de valorisation énergétique des déchets, il faut savoir qu'en Suède, une ville se chauffe déjà grâce à de l'énergie récupérée par une usine de traitement des déchets. On distingue principalement deux types de valorisation énergétique des déchets : la méthanisation des déchets et l'incinération des déchets avec récupération d'énergie. Nous étudierons dans un premier temps le processus de méthanisation des déchets (A) puis nous verrons l'incinération des déchets avec récupération d'énergie (B).

A) Méthanisation

Étudions en premier lieu les résultats d'une expérience réalisée au cours de ce TPE afin d'introduire la notion de méthanisation.

Seydou et Cheickna (les deux membres de ce groupe) débattaient sur le type de gaz dont il s'agissait. Seydou disait que c'était du CO₂ (dioxyde de carbone) mais Cheickna disait que c'était du CH₄ (méthane). Les deux membres du groupe décidèrent donc de faire appel à Sherlock Volta, un ami commun, physicien-chimiste hors pair.

Protocole de l'expérience :

• mettre des épluchures de fruits (déchets organiques) dans une bouteille en plastique
• fermer la bouteille
• placer la bouteille dans un environnement à température ambiante
• laisser la bouteille dans cet environnement pendant 5 jours
• heure : 16h42 — date : 6 janvier

Résultats de l'expérience :

• Jour 1 : aucun signe particulier
• Jour 2 : aucun signe particulier
• Jour 3 : bouteille dure à serrer
• Jour 4 : apparition de buées sur les parois de la bouteille
• Jour 5 : on ouvrit la bouteille et on entendit un léger sifflement et de plus, une odeur nauséabonde se dégagea

Le léger sifflement et la formation de buées témoignent de la présence d'un gaz qui s'est constitué dans la bouteille.

Images de l'expérience :

Sherlock Volta déclara : « Il me semble que vous êtes tous les deux très proches de la réponse car l'expérience que vous venez d'effectuer est une fermentation de déchets organiques en absence d'oxygène, ce procédé est autrement appelé « méthanisation », la méthanisation dégage un gaz appelé biogaz constitué majoritairement de méthane et de dioxyde de carbone. »

Le groupe va donc se charger du reste du travail et expliquer en détails la méthanisation :

Tout d'abord la méthanisation (autrement appelée digestion ou fermentation anaérobie), tout comme le compostage, est un processus de décomposition des déchets organiques sous l'action des bactéries, sauf que la méthanisation s'effectue en milieu anaérobie (sans oxygène), contrairement au compostage qui s'effectue en milieu aérobie (avec oxygène). La méthanisation produit principalement du méthane (CH₄) et du dioxyde de carbone (CO₂).

La fermentation anaérobie est assurée par des bactéries méthanogènes qui agissent en absence d'oxygène. On note trois grandes étapes lors de la fermentation :

1. L'hydrolyse et l'acidogénèse
2. L'acétogénèse
3. La méthanogénèse

L'hydrolyse et l'acidogénèse :

Durant cette phase, la matière organique (protéines, lipides, sucres, etc.) est décomposée en matières organiques simples (acides aminés, glycérol, acides gras, etc.), ensuite elles sont transformées en acides organiques et en alcools grâce à plusieurs groupes de bactéries anaérobies que l'on appelle bactéries hydrauliques ou fermentatives.

L'acétogénèse :

Cette phase permet la transformation des composés obtenus lors de la phase d'hydrolyse et d'acidogénèse en précurseurs directs du méthane : l'acétate, l'hydrogène et le gaz carbonique. Cette transformation peut avoir lieu de deux manières différentes :

• De manière hétérofermentaire, ce qui permet la production d'hydrogène, de dioxyde de carbone, de pyruvate, butyrate et de propionate.
• De manière homoacétogène, ce qui permet la production d'acétate grâce aux molécules organiques issues de la fermentation.

La méthanogénèse :

Durant cette troisième et dernière étape, les produits issus de l'étape d'acétogénèse sont transformés en méthane. Cette transformation est possible de deux manières différentes :

• Hydrogénophile : transformation à partir d'hydrogène et de dioxyde de carbone
• Acétoclastique : transformation à partir d'acétate, d'hydrogène, de formiate, de méthanol et de méthylamines.

Schéma illustrant les étapes de la fermentation anaérobie :

Le biogaz obtenu par la méthanisation peut être valorisé de différentes manières :

• Valorisation thermique : Il s'agit d'utiliser la chaleur de combustion du biogaz pour obtenir de l'eau chaude ou encore de la vapeur. Par exemple, sur les sites d'épuration, 15 à 30 % du biogaz produit lors de la fermentation est utilisé pour maintenir la température de fermentation entre 37 °C et 55 °C selon la nature du digesteur.
• Valorisation électrique : le biogaz alimente un moteur à gaz qui ensuite permet de produire de l'électricité et de la chaleur. Ce procédé s'appelle la cogénération. La chaleur produite peut être utilisée pour chauffer le digesteur ou encore produire de l'eau chaude ou alimenter le chauffage urbain.
• Valorisation chimique : le biogaz peut servir de biocarburant. Ce biocarburant est principalement destiné aux transports communs et aux collectes des ordures ménagères.

La méthanisation est un procédé doté de multiples vertus. Elle est non seulement un moyen pratique pour produire de l'énergie renouvelable, mais aussi un moyen écologique. La fermentation laisse des résidus que l'on nomme digestat. Ce digestat peut être utilisé pour des besoins agronomiques, ce qui représente une source d'engrais pour les cultures.

B) Incinération des déchets avec récupération d'énergie

Étude de cas 2 :

Fatoumata, une femme de ménage dans un orphelinat, avait un jour eu pour instruction de ramasser toutes les épluchures de fruits que les enfants de l'orphelinat avaient jetées par terre. Quand elle finit de ramasser toutes les épluchures, elle s'est rendue compte que la poubelle principale dans laquelle elle voulait les jeter était pleine. Soucieuse de l'aspect esthétique de la cour, elle mit alors les épluchures dans une bouteille en plastique qui se trouvait en dessous de son lit en attendant que la poubelle principale se vide. Quand le benne à ordures ménagères arriva (1 semaine plus tard), elle reprit la bouteille et remarqua des légers tassements de buées sur les parois de la bouteille. Quand elle retira le bouchon de la bouteille, elle entendit un léger sifflement qui manifeste la présence d'un gaz dans la bouteille.

Mais de quel genre de gaz s'agit-il ?

Nous allons nous mettre dans la peau de Noum et expliquer à la famille de Noum en quoi consiste l'incinération des ordures avec récupération d'énergie :

Noum, jeune étudiant malien, eut l'opportunité de visiter la ville de Stockholm (Suède) dans le cadre d'un voyage scolaire. Il fut impressionné par la quantité incroyable de logements alimentés grâce à l'énergie des déchets. Il eut même la chance de visiter une usine d'incinération. Mais une fois rentré chez lui, sa famille, curieuse, lui posa plusieurs questions.

Famille de Noum : On s'y connaît un peu en recyclage des déchets, et on se demande pourquoi ne pas traiter tous les déchets en les recyclant au lieu de les incinérer ?

Noum : Les déchets qui se font incinérer ne sont généralement plus recyclables car l'incinération est l'ultime étape de traitement des déchets lorsqu'ils ne sont plus recyclables.

Famille de Noum : Ah ! D'accord. Et en quoi l'incinération est-elle bénéfique ?

Noum : Elle permet de minimiser profitablement le volume des déchets de 90 % et de produire de l'énergie par combustion des déchets.

Famille de Noum : Incroyable ! Mais comment cela se fait ? Par magie ?

Noum : Mais non ! L'incinération se fait par incinérateur, un incinérateur est un appareil qui sert à incinérer les déchets.

Famille de Noum : Dis-en plus s'il te plaît Noum, nous voulons tout savoir, comme ça on pourrait incinérer nos déchets nous aussi et alimenter notre maison car les factures d'électricité sont très peu abordables aujourd'hui.

Noum : Dans un premier temps, après la collecte des déchets, les déchets arrivent à l'usine d'incinération et sont entreposés dans une grande fosse. Ensuite les déchets sont dirigés vers le four de l'incinérateur via un pont roulant et une trémie d'alimentation, au niveau du four les déchets sont brûlés à des températures élevées (comprises généralement entre 850 et 1 000 °C). Le passage des déchets au four génère des résidus solides appelés mâchefers (qui représentent 25 % du volume des déchets initiaux), des cendres et des fumées. Les mâchefers peuvent être utilisés dans la construction de routes et les cendres peuvent être utilisées pour neutraliser les fumées (qui contiennent des substances nocives), donc celles-ci devront se faire purifier avant d'être rejetées dans l'air.

Famille de Noum : Oui parfait, tout ceci est bien mais tu ne nous as pas dit comment tirer profit de l'incinération.

Noum : J'allais en venir. On peut tirer profit de l'énergie calorique des déchets de deux manières différentes : elle peut soit être utilisée pour alimenter un réseau de chaleur urbain, soit pour produire de l'électricité.

Famille de Noum : Dis-nous en premier lieu comment cette chaleur est utilisée pour produire de l'électricité.

Noum : Pour produire de l'électricité, la chaleur issue des déchets quittant le four et avoisinant les 1 000 °C passe par une chaudière à vapeur. Ce passage dans la chaudière va créer de la vapeur à haute pression. Cette vapeur très chaude, avoisinant les 400 °C, est ensuite dirigée vers une turbine à vapeur qui la transforme en énergie mécanique, et cette énergie mécanique sera convertie en électricité via un alternateur.

Famille de Noum : Waw ! Intéressant. Maintenant dis-nous comment alimenter un réseau de chaleur urbain grâce à l'incinération des ordures.

Noum : C'est très simple. À la sortie de la chaudière à vapeur, la vapeur entrera dans un grand réseau thermique circulant dans toute une commune, et de cette manière plusieurs maisons pourront être chauffées grâce à l'énergie des déchets.

Famille de Noum : Noum, tes jeunes frères m'ont l'air un peu perdu, est-ce que tu peux nous faire un résumé de tout ce que tu viens de nous expliquer ?

Noum : Bien sûr. En résumé, si on devait illustrer tout ce que je viens de dire, cela donnerait ceci :

Informations générales sur l'incinération des déchets avec récupération d'énergie :

• Une tonne de déchets incinérés peut produire environ 700 kWh d'électricité
• Une tonne de déchets incinérés peut produire 1 500 kWh de chaleur
• En développant sa capacité de récupération d'énergie des déchets, l'Europe pourrait économiser chaque année 13,3 millions de tonnes d'équivalent pétrole [source : Sénat]

L'incinération des déchets permet non seulement de se débarrasser des déchets ultimes non recyclables, mais elle permet aussi l'exploitation du potentiel énergétique des déchets en les transformant en chaleur ou en électricité. Mais cette pratique est-elle sans risque ?

L'incinération des déchets est certes très avantageuse car elle permet d'exploiter le potentiel énergétique des déchets en les transformant en chaleur ou en électricité, mais la sûreté de cette pratique est sujette à plusieurs critiques car elle représente des risques environnementaux et sanitaires.

Tout d'abord, nous avons vu que les fumées issues de l'incinération des déchets devaient se faire purifier. Cela est dû au fait qu'elles contiennent des substances nocives. Il existe même des normes très strictes qui obligent les usines d'incinération à purifier leurs fumées avant de les rejeter dans l'air.

Parmi ces substances nocives, on retrouve principalement : le dioxyde de carbone (CO₂), les oxydes d'azote (NOx), du dioxyde de soufre (SO₂), de l'acide chlorhydrique (HCl) et plusieurs autres substances nocives. Ces substances nocives contenues dans les fumées issues de l'incinération des déchets peuvent avoir des effets très néfastes sur la santé humaine. Par exemple, les oxydes d'azote (NOx) ont la propriété de pouvoir transformer l'hémoglobine (molécule servant au transport de l'oxygène chez l'homme) en méthémoglobine. Cela réduit donc la capacité de l'hémoglobine à transporter de l'oxygène. Les oxydes d'azote issus de l'incinération des déchets participent aussi à la formation des pluies acides.

Mais avec les usines d'incinération modernes, les risques sanitaires liés à l'incinération des déchets sont en réduction car les usines d'incinération sont de nos jours obligées d'être dotées d'un système de traitement des fumées afin de réduire la quantité de substances nocives rejetées dans l'air.

L'incinération des déchets est une pratique pouvant s'avérer très dangereuse lorsqu'elle n'est pas bien effectuée, comme par exemple lorsque les normes d'émissions des substances nocives ne sont pas respectées ou lorsque les incinérations sauvages (à l'air libre) sont pratiquées (ce qui est encore le cas dans beaucoup de pays dont le Mali).

Conclusion

Lors de ce TPE, nous avons pu constater que nos déchets pouvaient être considérés comme une ressource viable en ayant plusieurs propriétés mélioratives. D'une part, nos déchets peuvent être considérés comme une ressource matière par le biais de certaines valorisations nécessitant des opérations physiques et chimiques (recyclage du verre, recyclage du plastique, compostage…). D'autre part, nos déchets peuvent être considérés comme une ressource énergétique par le biais de la méthanisation ou encore de l'incinération avec récupération d'énergie. Cependant, toutes ces valorisations posent problème car soit elles produisent des substances potentiellement dangereuses pour l'environnement et la santé humaine (cas des substances nocives issues de l'incinération), soit elles restent peu répandues dans certaines parties du monde (cas du Mali).

Antoine Lavoisier avait dit : « Rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme » et c'est en partant de ce principe que l'on peut affirmer que nos déchets sont une ressource viable car ils se transforment en matières premières ou en énergie. Nos déchets sont bel et bien une ressource viable.

Bibliographie / Webographie

Sites Internet :

1. https://cs-nyu.edu/~jchen/publications/garbagecollection.pdf (consulté le 2 octobre 2016)
2. www.notre-planete.info/actualites/actu-3422.php (consulté le 2 octobre 2016)
3. https://cs-nyu.edu/~jchen/publications/garbagecollection.pdf (consulté le 10 octobre 2016)
4. http://www.planetoscope.com/dechets/363-production-de-dechets-dans-le-monde.html (consulté le 14 octobre 2016)
5. http://www.onegreenplanet.org/animalsandnature/marine-animals-are-dying-because-of-our-plastic-trash/ (consulté le 14 octobre 2016)
6. http://slowfood.com/slowfish/pagine/fra/pagina.lasso?-id_pg=46 (consulté le 14 octobre 2016)
7. http://www.ademe.fr/expertises/dechets/elements-contexte/dossier/impacts-dechets-lenvironnement-sante/evaluer-risques-sanitaires (consulté le 14 octobre 2016)
8. http://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/pollution-dechets-plastique-mer-septieme-continent-1898/page/4/ (consulté le 20 octobre 2016)

Entretiens

Seydou, Cheickna et Facinet Coulibaly :

Seydou, Cheickna et Facinet Coulibaly (de gauche à droite)

Photo prise par le groupe à la décharge située près du lycée Liberté

Pour Les Curieux

Vous avez plein de bouteilles plastiques qui ne vous servent à rien ? Découvrez 20 manières permettant de redonner de la valeur à ces bouteilles sur ce site web : http://www.thebetterindia.com/58509/reuse-plastic-bottles-reduce-pollution-waste/

Le nom de Sherlock Volta (personnage fictif apparaissant dans la partie II) est composé du nom de Sherlock Holmes (personnage fictif de détective apparu en 1887 dans les écrits d'Arthur Conan Doyle) et du prénom d'Alessandro Volta (physicien italien ayant inventé la pile électrique en 1799 et dont l'unité de mesure de tension électrique « Volt » porte son nom).

Lexique

Introduction :

• (1) déchets : tout résidu d'un processus de production, de transformation ou d'utilisation, toute substance, matériau, produit ou plus généralement tout bien meuble abandonné ou que son détenteur destine à l'abandon
• (2) gestion des déchets : la gestion des déchets permet d'encadrer la fin de vie des biens dont on souhaite se débarrasser
• (3) chaîne alimentaire : suite d'êtres vivants dans laquelle chacun mange celui qui le précède (le premier maillon d'une chaîne est souvent un végétal chlorophyllien)