Cartographie des émissions diffuses d’une ISDND - Mise œuvre d’un nouvel outil de Flair’AIR®

L’arrêté du 15 février 2016 relatif aux installations de stockage de déchets non dangereux impose la réalisation de cartographies des émis­sions diffuses de méthane à travers les cou­vertures temporaires ou définitives mises en place (Article 21 – IV).

Ces mesures sont fréquemment réalisées avec des analyseurs portatifs équipés de détecteur à ionisation de flamme (FID). Outre le fait que la réponse de ces détec­teurs non spécifiques peut être perturbée par des COV autres que le méthane, leur mise en œuvre peut être complexe avec la manipulation sur site de gaz tel que l’hy­drogène.

Aujourd’hui, une nouvelle gamme d’appa­reils basés sur la détection optique a fait son apparition sur le marché. Ces appa­reils utilisant la technologie laser allient simplicité d’utilisation (pas de manipula­tion de bouteilles de gaz) tout en limitant les risques d’interférences en ciblant la longueur d’onde d’absorption spécifique du méthane. Cependant, les coûts de ces appareils restent très élevés et constituent un frein à la mise en place de procédures internes de contrôle des émissions dif­fuses.

Pour répondre aux préoccupations des exploitants, Environnement’AIR a déve­loppé le dispositif FLAIR’AIR®. De concep­tion simple et robuste, ce matériel peut être utilisé dans l’exploitation quotidienne d’une ISDND en réalisant rapidement des mesures de contrôle des émissions diffuses à la surface des casiers ou sur une zone particulière par exemple pour contrôler la bonne étanchéité après une intervention sur un puits de captage.

Contrairement aux systèmes disponibles sur le marché, FLAIR’AIR® est conçu pour recevoir divers types de capteurs chimiques pour répondre aux différentes questions relatives au contexte de l’étude.

Par exemple, pour cartographier des émis­sions fugitives en réponse à la réglemen­tation nous équipons Flair’AIR® d’un cap­teur spécifique du méthane (1 ppm à 10.000 ppm),

Toutefois pour localiser les émissions d’odeurs et estimer les flux de biogaz émis, nous utilisons d’autres capteurs traceurs de composés odorants. En effet les odeurs perçues au-delà des limites de propriété proviennent fréquemment des composés soufrés représentant moins de 1.% de la composition du biogaz. Equipé d’un cap­teur ultra-sensible (1 ppb) spécifique de H2S et des composés soufrés, FLAIR’AIR® permet aisément de repérer et cartogra­phier les émissions diffuses d’odeur.

L’analyseur de Flair’AIR® est couplé à un GPS L’ensemble permet d’enregistrer régu­lièrement les concentrations chimiques et leur géolocalisation.

Contexte

La Communauté d’Agglomération du Pays d’Aix (CPA) exerce, depuis 2003, la compé­tence de collecte et de trai­tement des déchets ména­gers sur le Centre de Stoc­kage de Déchets « ISDND de l’Arbois ». Bien qu’éloi­gnée de toute concentra­tion urbaine, la CPA reçoit parfois des plaintes de riverains.

La CPA a sollicité Environ­nement’AIR pour carto­graphier les fuites de bio­gaz et établir un plan d’ac­tions préventives et cor­rectrices permettant de réduire ou supprimer les nuisances olfactives.

L’ISDND est constitué de 2 anciens sites et du site actuellement exploité avec :

• Deux bassins couverts (14 ha) dont le biogaz est capté et valorisé (B1 et B2)

• Un bassin en cours d’exploitation (B3 =.10.ha) comprenant la zone d’enfouis­sement, les casiers recouverts et équipés d’un réseau de captage du biogaz,

• Des bassins de collecte des lixiviats,

• Une unité de valorisation du biogaz.

Le bassin 3 qui constitue l’objet de l’étude, a une surface totale de 10.ha et est divisé en 7 casiers recouvert de couverture semi-imperméable naturelle reliée à l’unité de valorisation. Le Casier C5 est en cours d’en­fouissement.

Méthode

À l’exception de la zone de travail, l’opéra­teur a quadrillé l’ensemble du bassin avec en suivant le plus possible des lignes paral­lèles équidistantes (5 à 10.m).

Les enregistrements des concentrations chimiques géolocalisées permettent ensuite de dresser la cartographie des émissions diffuses du site à l’aide d’un sys­tème d’information géographique (SIG).

La superposition de la photo aérienne du bassin et l’utilisation d’un code couleur pour représenter les niveaux de concentra­tions permet à l’exploitant de localiser les zones fuites.

Parallèlement aux mesures faites avec Flair’AIR®, des mesures de pressions et des prélèvements de biogaz ont été réali­sés dans différents puits du réseau de cap­tage. Ensuite, Des analyses chimiques et olfactométriques (norme NF-EN 13725) ont été réalisées sur des échantillons de biogaz prélevés pour rechercher les rela­tions entre la qualité du captage l’âge des déchets et les concentrations chimiques et d’odeurs

Résultats

Cartographie des fuites

L’analyse de La cartographie des fuites montre que les concentrations d’H2S varient fortement d’une zone à l’autre (Figure 1).

De plus, quelques fuites, que nous appe­lons « micro-volcan », ont pu être iden­tifiées et même photographiées. Elles se trouvent principalement sur les bor­dures des casiers. L’étude a montré qu’elles étaient dues à la conjugaison de 3 facteurs :

• Les ruptures de pentes favorisent la créa­tion de chemins préférentiels,

• Les postions des puits de captages trop éloignés des bordures des casiers,

• Une surpression locale due mauvais dégazage de la zone afin d’éviter de capter un gaz trop riche en oxygène. 

Ce mode de réglage du réseau fréquem­ment observé provient de la volonté de recherche d’une qualité de biogaz avec un taux de CH4 optimal pour le bon ren­dement de l’unité de valorisation au détri­ment de la volonté de capter au maxi­mum le biogaz pour diminuer les odeurs subies par les riverains.

Analyse chimique et de concentration du biogaz

Les analyses olfactométriques et chimiques montrent de fortes variations de concen­tration d’odeurs et d’H2S sur les échantil­lons de biogaz prélevés au niveau des dif­férents puits. Ces variations peuvent s’ex­pliquer par :

- L’âge ou la nature des déchets enfouis dans la zone d’influence de chaque puits.

- Un biogaz riche en composés odorants sou­frées provenant de décomposition anaéro­bique et trop pauvre en CH4 pour être sou­tiré.

Recollement des 2 approches

La superposition des cartographies montre une forte congruence entre :

- Les zones de fuites associées à de fortes concentrations d’H2S mesurées à la sur­face du bassin;

- Les puits de captage où les concentrations d’odeur et de composés soufrés sont les plus fortes.

Conclusion

Notre approche à l’aide de Flair’AIR® a montré que la captation insuffisante du biogaz (dépression faible afin d’éviter des entrées d’air…) alliée à une étanchéité des couvertures provisoires médiocres pouvait engendrer de nombreuses fuites sur les couvertures des différents casiers. 

Ce défaut de captation du biogaz est géné­rateur d’importantes émissions d’odeurs et responsable de plaintes de riverains.

Depuis nous avons utilisé Flair’AIR® selon la même méthodologie en mettant en paral­lèle les analyseurs de composés d’odorants et ceux du méthane. 

Les premiers résultats obtenus montrent que nous pouvons répondre simultanément aux exigences réglementaires (cartogra­phier les émissions fugitives de méthane) et aux études de diagnostic des odeurs. Cette simultanéité permet de réduire les coûts d’études de façon drastique tout en apportant des éléments de réponses.:

Aux problèmes des odeurs ressenties par les riverains (Odeurs) ;

Aux services administratifs (cartographie les émissions fugitives de méthane) ;

Aux exploitants chargés de valoriser au mieux le biogaz en améliorant la qualité des couvertures des réacteurs.