EXPOSE 2 : FILIÈRES ENVIRONNEMENTALES :

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DES DÉCHETS:
UN NOUVEAU DÉFI POUR L’IN...
CONTEXTE ECONOMIQUE
Le traitement des déchets s’orientent aujourd’hui de l’élimination
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VALORISATION MATIÈRE, QUELS CRITÈRES
POUR RATIONNALISER LES FILIÈRES
– Collecte
– Tri
– Analyse

nouvelle vie

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DEUX EXEMPLES DE VALORISATION
DES DÉCHETS
Déchet process industrie
agroalimentaire

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VALORISATION DES DÉCHETS
LES TENDANCES
Depuis la loi sur les déchets de 1992 au Grenelle de
l’environnement :
Réduire le r...
DECHETS : valorisation, élimination,
caractérisation
Valorisation matière : le déchet, plus ou moins riche en Ca,
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DECHETS : valorisation, élimination,
caractérisation
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SYSTÈME DE CARACTÉRISATION
caractériser les différentes parties organiques et minérales des
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RÉALISATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE
Le laboratoire a recherché et mis au point un nouveau processus de
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DECHETS : valorisation, élimination,
caractérisation
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ÉVALUATION DANGÉROSITE DU DÉCHET
quantifications des composés : classification des déchets en fonction
de leur dangerosité...
RÉALISATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE
Système de conversion des données de concentration obtenues en
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RÉALISATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE
Directive RoHS
2002/95/CE:Carte électronique
de lampe frontale
Technologie Spectromèt...
RÉALISATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE

Analyse des
composés volatils

Analyse des composés
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ANALYSES du protocole INERIS
• Teneur en eau
• Densité
• Screening métaux par ICP-AES avec quantification après
minéralisa...
TYPES DE DECHETS ANALYSES
Déchets organiques liquides:
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solvants usagés
eaux polluées
combustibles liquides de sub...
MISE EN PLACE DE L’APPLICATION DECHET
L’application déchet est une succession de macros sous VDA Excel qui
permettent :
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EXEMPLE DE RAPPORT D’ANALYSE
Impossible d'afficher l'image liée. Le fichier a peut-être été déplacé, renommé ou supprimé. ...
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ECOTOXICOLOGIE

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ECOTOXICOLOGIE
L’écotoxicologie est l’étude :
- des effets toxiques des substances sur les organismes et les écosystèmes ;...
BOIS, GRIGNONS D’OLIVES, COSSES DE FRUITS,
DECHETS DE PAPETERIE…
UNE BIOMASSE DISPONIBLE, SOURCE D’ENERGIE
Collecte des dé...
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UNE BIOMASSE DISPONIBLE, SOURCE D’ENERGIE

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DECHETS DE PAPETERIE…
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04 12-13 INSA, FILIÈRES ENVIRONNEMENTALES :VALORISATION MATIÈRE, VALORISATION ÉNERGIE DES DÉCHETS: UN NOUVEAU DÉFI POUR L’INGÉNIEUR CHIMISTE

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déchets: valorisation, élimination et caractérisation des déchets.
Nouveaux processus de caractérisation pour l'optimisation des filières de valorisation matière ou énergie des produits en fin de cycle de vie.
analyse chimique et écotoxicologique et établissement des critères de classification et de dangerositié.

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04 12-13 INSA, FILIÈRES ENVIRONNEMENTALES :VALORISATION MATIÈRE, VALORISATION ÉNERGIE DES DÉCHETS: UN NOUVEAU DÉFI POUR L’INGÉNIEUR CHIMISTE

  1. 1. EXPOSE 2 : FILIÈRES ENVIRONNEMENTALES : VALORISATION MATIÈRE, VALORISATION ÉNERGIE DES DÉCHETS: UN NOUVEAU DÉFI POUR L’INGÉNIEUR CHIMISTE M. Yvon GERVAISE Directeur SGS Multilab Rouen Expert près la cour d’appel de Rouen Expert français auprès de l’OCDE 4 Décembre 2013 cours 5ème année Ingénieur option Chimie et Procédés INSA Rouen CFI © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 26
  2. 2. CONTEXTE ECONOMIQUE Le traitement des déchets s’orientent aujourd’hui de l’élimination vers la valorisation outre l’optimisation économique le déchet devient une ressource valorisable Organisation et Optimisation de ces filières réglementaires (dont 2008/98/CE) directives A la demande d’acteurs de la filière : notre laboratoire a été sollicité pour une étude et recherche but : concevoir un système permettant de caractériser un déchet, classer sa dangerosité. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 27
  3. 3. VALORISATION MATIÈRE, QUELS CRITÈRES POUR RATIONNALISER LES FILIÈRES – Collecte – Tri – Analyse nouvelle vie - Recyclage - Valorisation champs d’investigation 0 déchet Valorisation dans filières déchet profitable – Spécifiques – Agrées – Réglementation gestion des déchets © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 28
  4. 4. DEUX EXEMPLES DE VALORISATION DES DÉCHETS Déchet process industrie agroalimentaire Valorisation production Biogaz en filière anaérobie Chaudière du site Boues station d’épuration Traitement anaérobie et aérobie Biomasse stabilisée à la chaux Épandage agricole Production vapeur eau du site - Valeur agronomique Valorisation énergétique déchets issus de la production du site - Basicité © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Valorisation agricole 29
  5. 5. VALORISATION DES DÉCHETS LES TENDANCES Depuis la loi sur les déchets de 1992 au Grenelle de l’environnement : Réduire le recours à la mise en décharge Développer le tri Développer le recyclage des déchets Développer la valorisation énergétique des déchets Développement de l’éco-conception (groupe 6 Grenelle de l’environnement) Incitation au recyclage et diminution des déchets incinérés Développement des matériaux biobased © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 30
  6. 6. DECHETS : valorisation, élimination, caractérisation Valorisation matière : le déchet, plus ou moins riche en Ca, Fe, Si, Al, F, est incorporé au clinker . C’est une alternative aux ressources minérales . Valorisation énergétique : le déchet est incorporé dans le four et devient alors un combustible de substitution. C’est une alternative aux combustibles fossiles – Ces analyses permettent d’établir des fiches d’homologation permettant l’acceptation des déchets en cimenterie. Mise en décharge : analyses permettant l’acceptation en centre d’enfouissement classe 1, 2 ou 3. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 31
  7. 7. DECHETS : valorisation, élimination, caractérisation Caractérisation des déchets : cartographie de la composition du déchet selon la norme XPX30-489 (protocole INERIS) Août 2013 : caractérisation des déchets et détermination des substances et éléments - Mise en place d’un outil informatique permettant de fournir : - Nom de la molécule organique détectée - Formule brute - Numéro de CAS - Concentration en mg/kg - Phrase de risque associée ( R et S) - CE 50 - Bilan matière - Perte au feu / quantité métaux / produits volatiles © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 32
  8. 8. SYSTÈME DE CARACTÉRISATION caractériser les différentes parties organiques et minérales des déchets Rechercher et étudier des solutions analytiques, des mises au point d’une validation de protocoles le laboratoire a recours à un personnel très qualifié d’ingénieurs et de docteurs nouveaux appareils dont s’est implémenté le laboratoire : GC/MS/MS, HPLC/MS/MS et HS/GC/MS, ICP/AES, ICP/MS une forte contribution technique comme à la commission CEN/TC 292/WG 3 (part significative de nos chercheurs) Caracterisation of waste: Determination of element composition X30AA/AFNOR (WG 5) © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 33
  9. 9. RÉALISATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE Le laboratoire a recherché et mis au point un nouveau processus de caractérisation (aucun protocole reconnu) Il a fallu envisager de nouveaux protocoles analytiques multi-étapes: Détermination des nouveaux processus de traitement de l’échantillon (préparation, extraction phase organique, minéralisation phase minérale) Recherche, optimisation, validation de nouvelles méthodes de caractérisation, des fractions issues du traitement Des travaux de validation. Recherche de protocoles adaptés en GC/MS et GC/MS/MS pour caractériser des fractions organiques. Optimisation de ces protocoles validée en regard des exigences ISO17025, COFRAC portée flexible couvrant le domaine R & D pour lequel le laboratoire est accrédité. L’ensemble de ces recherches est conduit dans notre laboratoire situé à Saint Etienne du Rouvray © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 34
  10. 10. DECHETS : valorisation, élimination, caractérisation – Permet le classement ou non SEVESO du site détenteur du déchet. BTEX, OHV, méthanol. Screening métaux par ICP Screening composés volatils et semi-volatils par GC-MS Substances organiques extractibles et non extractibles.. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 35
  11. 11. ÉVALUATION DANGÉROSITE DU DÉCHET quantifications des composés : classification des déchets en fonction de leur dangerosité Mais nécessite développement d’un Algorithmique paramètre H1 à H15, suivant la nomenclature GLP (classification du danger) et des phases de risque R correspondantes R (exemple R50) élaborer un système algorithmique © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 36
  12. 12. RÉALISATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE Système de conversion des données de concentration obtenues en classification de dangerosité des déchets . La démarche est la suivante : • Identification des composés par recherche informatique sur banque de données. • Les phrases de risques « R » ont été déterminées pour les molécules inscrites dans le Règlement n° 1272/2008 du Parlement Européen et du Conseil du 16 décembre 2008 relatif à la classification, à l’étiquetage et à l’emballage des substances et des mélanges, dans la base de données de l’European chemical Substances Information System (ESIS) et dans les fiches de données de sécurité fournies par les fournisseurs de produits chimiques. • Les résultats de classement des phrases de risques et les données de CL50 valables qu’à la date d’édition des informations des bases de données. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 37
  13. 13. RÉALISATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE Directive RoHS 2002/95/CE:Carte électronique de lampe frontale Technologie Spectromètre portatif Métaux Résultat Tolérance basse(BL) Ecart type Tolérance haute (OL) Résultat à rendre Cr 1 10 670 Br 507 13 261 BL Inconclusive Cd 69 6 52 148 Inconclusive Hg © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 1 17 649 1351 BL Pb 37 10 670 1330 BL 38
  14. 14. RÉALISATION DES TRAVAUX DE RECHERCHE Analyse des composés volatils Analyse des composés semi-volatils Thermodésorption / Headspace Injection liquide Loi de Henry Benzène MW = 78 g/mol © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 DecaBDE MW = 959 g/mol 39
  15. 15. ANALYSES du protocole INERIS • Teneur en eau • Densité • Screening métaux par ICP-AES avec quantification après minéralisation par fusion alcaline • Résidus calcinés à 550° C • Screening GC/MS Semi-volatils avec quantification y compris des molécules non identifiées. • Screening GC/MS/HS Volatils avec quantification y compris des molécules non identifiées • Substances organiques non extractibles. • Coupes pétrolières • BTEX, OHV, Méthanol … (substances nommément désignées) © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 40
  16. 16. TYPES DE DECHETS ANALYSES Déchets organiques liquides: • • • • solvants usagés eaux polluées combustibles liquides de substitution CLS huiles usagées Déchets organiques solides : • boues de station d’épuration • sciures de bois imprégnées • combustibles solides de substitution CSS Déchets minéraux : • sables de fonderie • cendres • catalyseurs usagés © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 41
  17. 17. MISE EN PLACE DE L’APPLICATION DECHET L’application déchet est une succession de macros sous VDA Excel qui permettent : • D’alimenter une base de données initiales, extraites du règlement CLP comprenant les informations sur les phrases de risque. • De modifier les informations existantes dans la base de données, via un formulaire de saisie. • D’incrémenter manuellement la base de données des CL50/CE50 (FDS SIGMA), au fur et à mesure de la détection de nouvelles molécules organiques. • D’effectuer une recherche automatique dans la base de données à partir des résultats des screening GC/MS pour en extraire les informations toxicologiques sur la base des N°de CAS. • De sommer les concentrations de molécules associées par phrases de risques permettant le classement des sites en fonction des seuils réglementés. • De reporter ces informations dans un tableau, de le dupliquer, filtrer de manière automatique afin de le rendre importable dans un rapport Word. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 42
  18. 18. EXEMPLE DE RAPPORT D’ANALYSE Impossible d'afficher l'image liée. Le fichier a peut-être été déplacé, renommé ou supprimé. Vérifiez que la liaison pointe v ers le fichier et l'emplacement corrects. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 43
  19. 19. EXEMPLE DE RAPPORT D’ANALYSE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 44
  20. 20. EXEMPLE DE RAPPORT D’ANALYSE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 45
  21. 21. EXEMPLE DE RAPPORT D’ANALYSE © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 46
  22. 22. ECOTOXICOLOGIE Taux de biodégradation en fonction du temps OCDE 301 100 Biod égradation (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Temps (jours) Témoin Référence Bioessais aquatiques / sédimentaires © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Bioessais terrestres Echantillon 60% biodégradabilité facile 10% latence Tests de biodégradabilité 47
  23. 23. ECOTOXICOLOGIE L’écotoxicologie est l’étude : - des effets toxiques des substances sur les organismes et les écosystèmes ; - des voies de transfert de ces substances, ainsi que de leurs interactions avec l’environnement. Des bioessais (selon normes ISO / AFNOR / OCDE / EPA…) sont réalisés en laboratoire afin de quantifier ces effets (aigus ou chroniques) et des tests de biodégradabilité permettent d’évaluer la rémanence potentielle. Applications : Règlements REACH et CLP, GHS, produits biocides, phytosanitaires, offshore, détergents, Ecolabels, classification H14 (déchets et sédiments), transport (ADR, ADN et autres), évaluation des risques environnementaux (TGD), allégations commerciales, etc… Identification des PBT (Persistant Bioaccumulative and Toxic substances) et vPvB (very Persistant and very Bioaccumulative substances) © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 48
  24. 24. BOIS, GRIGNONS D’OLIVES, COSSES DE FRUITS, DECHETS DE PAPETERIE… UNE BIOMASSE DISPONIBLE, SOURCE D’ENERGIE Collecte des déchets Broyage Criblage Stockage Livraison aux chaufferies par exemple © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Analyses au laboratoire 49
  25. 25. BOIS, GRIGNONS D’OLIVES, COSSES DE FRUITS, DECHETS DE PAPETERIE… UNE BIOMASSE DISPONIBLE, SOURCE D’ENERGIE Biomasse (matériau d’origine biologique à l’exclusion des matériaux intégrés dans des formations géologiques et/ou fossilisées) Production / Préparation Biocombustible (combustible produit directement ou indirectement à partir de la biomasse) Bioénergie (énergie provenant de la biomasse) Conversion © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 50
  26. 26. BOIS, GRIGNONS D’OLIVES, COSSES DE FRUITS, DECHETS DE PAPETERIE… UNE BIOMASSE DISPONIBLE, SOURCE D’ENERGIE L’échantillonnage Processus de prélèvement ou de constitution d’un échantillon Le taux d’humidité Pourcentage d’eau présent au sein du biocombustible à réception de l’échantillon Les cendres Résidu minéral solide obtenu par combustion complète d’un combustible La masse volumique apparente Quotient de la masse d’une quantité de combustible solide divisée par le volume du contenant occupé par le combustible, dans des conditions spécifiques © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 51
  27. 27. BOIS, GRIGNONS D’OLIVES, COSSES DE FRUITS, DECHETS DE PAPETERIE… UNE BIOMASSE DISPONIBLE, SOURCE D’ENERGIE Distribution granulométrique Répartition de la taille du produit analysé Analyse élémentaire Analyse d’un combustible rapportée en termes de teneur en carbone, hydrogène, azote, soufre et oxygène © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Le pouvoir calorifique (valeur calorifique) Quantité d’énergie par unité de masse ou volume lors d’une combustion complète Eléments majeurs Composants majoritaires des cendres : aluminium, calcium, fer, magnésium, manganèse, phosphore, potassium, silice, sodium et titane 52
  28. 28. VALORISATION DES SOUS PRODUITS ISSUS DE LA FILIERE DU SUCRE Sucre Process Approvisionnement La Betterave Lavage, découpage, extraction, purification, évaporation, cristallisation, essorage, séchage Sous produits Ecumes, sulfate de potassium, vinasse de mélasse, sels de potassium, carbonate de calcium Carbonatation Amendements Matériaux apportés aux sols dont la fonction principale est d’améliorer leurs propriétés physiques et/ou chimiques et/ou leur activité biologique. Additifs alimentaires Règlement CE 231/2012 Engrais Matériaux dont la fonction principale est d’apporter aux plantes des éléments nutritifs. © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 Ex : E515 (i) sulfate de potassium E170 Carbonate de calcium 53
  29. 29. VALORISATION DES SOUS PRODUITS ISSUS DE LA FILIERE DU SUCRE Amendements Engrais Matériaux apportés aux sols dont la fonction principale est d’améliorer leurs propriétés physiques et/ou chimiques et/ou leur activité biologique. Matériaux dont la fonction principale est d’apporter aux plantes des éléments nutritifs. Les analyses sur les amendements minéraux basiques -Humidité -Calcium -Magnésium -Valeur neutralisante Additifs alimentaires y compris les colorants Règlement CE 231/2012 Ex : E515 (i) sulfate de potassium Les analyses Les analyses -Eléments fertilisants majeurs : Azote, Phosphore, Potassium -Composition -Eléments fertilisants secondaires : Calcium, Magnésium, Sodium, Soufre -pH -Les oligo-éléments -Plomb -Tests positifs de recherche du potassium et du sulfate -Sélénium -Arsenic -Solubilité carbonique -Mercure © SGS Multilab Rouen, Yvon Gervaise – conférence INSA 04/12/2013 54

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