Soutenance mémoire
Mécanisme de Développement Propre (MDP)
Déchets
Généralement, un déchet (ordure, résidu, etc.) désigne la quantité perdue dans l’usage d’un produit, ce qui en reste après son utilisation. Ce terme tend à désigner tout objet ou substance ayant subi une altération d’ordre physique ou chimique, ou qui ne présente plus d’utilité et destiné à l’élimination ou au recyclage. Le mot déchet désigne aussi les objets répandus dans la nature par l’être humain, le vent, etc., et notamment sur les fonds marins et parfois retrouvés dans les laisses de mer. Dans le monde en l’année 2015, 7 à 10 milliards de tonnes de déchets urbains ont été produits. Selon le Programme des Nations Unis pour l’Environnement, en Asie-Pacifique, 90 % des déchets solides urbains finissent en décharges sauvages et constituent l’une des premières sources de maladies. À Bombay, plus de 12 % des déchets solides urbains sont brûlés en pleine ville ou en dépotoirs en polluant gravement l’air et le sol. Dans le monde, 64 millions de personnes subissent la pollution de 50 des plus grandes décharges, le volume des déchets continue à croître en Europe et les experts estiment que le volume de déchets urbains pourrait encore doubler en Asie et en Afrique dans 15 à 20 ans.
Gaz d’enfouissement (biogaz)
L’histoire de la production de biogaz a débuté avec la découverte du gaz de marais en 1776. La première usine de biogaz à grande échelle a été mise en service en 1859 en Inde. Dès 1907, le premier moteur à essence était alimenté par du biogaz à Bombay. Les gaz d’enfouissement ou biogaz sont créés à partir de la décomposition bactérienne aérobique et anaérobique des déchets organiques dans la décharge (site d’enfouissement). C’est un mélange de méthane et de dioxyde de carbone, ainsi que d’autres composants à l’état de traces. Le méthane est un gaz inodore, à effet de serre (21 fois plus puissant que le dioxyde de carbone) et lorsqu’il est combiné avec un composé organique appelé un thiol, produit une odeur désagréable (Voir tableau 1). Pour la cellulose, principale source de gaz provenant des déchets mis en décharge, la réaction de conversion est la suivante (𝑪𝟔𝑯𝟏𝟎𝑶𝟓)𝒏+𝒏𝑯𝟐𝑶 → 𝟑𝒏𝑪𝑯𝟒+𝟑𝒏𝑪𝑶𝟐
III. Avantages de l’exploitation issu des décharges Le méthane est un gaz de piégeage thermique puissant (son Potentiel de réchauffement global sur 100 ans ((PRG) est 20 à 25 fois supérieur à celui du CO2)). La réduction des émissions de méthane provenant des décharges est l’un des moyens permettant de réduire l’impact humain sur le climat mondial. La réduction des émissions en méthane des décharges peut se faire par brûlage de celui-ci à la torchère ou par son utilisation pour la production d’énergie. Au cours de sa durée de vie opérationnelle, un projet de gaz de décharge capturera environ 60 à 90% du méthane généré par une décharge, selon sa conception et son efficacité. Le méthane capté est converti en eau et en dioxyde de carbone lorsque le gaz est brûlé pour produire de l’électricité ou de la chaleur. CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Les composés organiques non méthaniques (NMOC) qui sont présents en faibles concentrations dans les gaz sont détruits ou convertis lors de la combustion, ce qui réduit les risques éventuels pour la santé. Pour les projets d’électricité, la prévention de la combustion de combustibles fossiles dans les centrales signifie que moins de polluants sont rejetés dans l’air, y compris le dioxyde de soufre SO2 (un contributeur majeur aux pluies acides), les oxydes d’azote NOx, et les traces de polluants atmosphériques dangereux.
Statistiques mondiales de génération d’électricité à partir du biogaz La production mondiale d’électricité à partir du biogaz est en nette croissance avec plus de 50,5 GWh en 2012 et 130,3 GWh prévus pour 2025. L’Allemagne et les États-Unis sont les deux premiers producteurs mondiaux de biogaz avec dominance de l’Allemagne -du marché du biogaz- qui continuera assez longtemps selon les prévisions de Global Data. La production d’électricité à partir du biogaz en Allemagne devrait passer de 18,244 GWh en 2012 à 28,265 GWh en 2025, faisant d’elle le premier pays producteur de biogaz. Quant aux Etats-Unis le second marché, la production devrait passer de 9,072 GWh en 2012 à 20,936 GWh en 2025. De telles statistiques montrent l’intérêt porté au biogaz et l’évolution faite depuis pour son exploitation.
L’âge du déchet Une fois que les conditions anaérobies sont établies, la génération de biogaz devrait être significative pendant 10 à 20 ans ou plus. Les décharges de plusieurs décennies sont moins susceptibles de produire de grandes quantités de biogaz car la majeure partie de la décomposition biologique des déchets aura déjà eu lieu. Optimiser quelques paramètres préciter revient à optimiser la production de biogaz. Lors de la digestion anaérobie, l’étape limitant la vitesse est l’hydrolyse. Afin de rendre cette digestion plus performante, l’une des possibilités est d’appliquer un prétraitement. Le but du traitement est de solubiliser des composés organiques, afin de les rendre plus biodégradable. Le tri des déchets à la source afin d’être en présence d’une grande fraction organique biodégradable car un déchet ayant une teneur en cellulose plus élevée aurait un potentiel de génération de méthane (L0) plus élevé, tandis que les déchets ayant une teneur en lignine plus élevée auraient une valeur de (L0) inférieure, les techniques de collecte et d’extraction du biogaz qu’elle soit verticale ou horizontale, purification du méthane par des techniques de filtration et de lavage du biogaz afin d’utiliser un méthane pur pour atteindre les performances du moteur sans risque d’endommager centaines pièces, application de modèle performant de calcul de moteur fonctionnant au biogaz.., sont autant de sujets que nous retrouvons dans la littérature ayant fait objet de recherche afin d’améliorer la production de biogaz, impliquant directement une optimisation de la production de l’énergie (chaleur, électricité, carburant).
L’historique de modélisation de la production de biogaz
Le développement de modèles pour la prédiction de la récupération de biogaz a commencé avec l’augmentation de la mise en décharge sanitaire dans les années 1970. Des descriptions qualitatives du processus de production de gaz d’enfouissement ont été développées par FARQUHAR et ROVERS en 1973. D’autres chercheurs ont tenté des bases plus rationnelles pour la prédiction de biogaz ou de méthane sur la base de données disponibles mais limitées. À peu près au même moment, d’autres prédictions de modèles quantitatifs ont été expérimentées pour la première fois à Los Angeles aux États-Unis.
Le Groupe ECOMED
Le groupe ECOMED est un holding marocain créé par 2 sociétés américaines EDGEBORO INTERNATIONAL Inc. (EII) et GLOBAL ENVIRONMENTAL SUSTAINABILITY, Inc. (GESI). Ce groupe est spécialisé dans la gestion des déchets solides plus particulièrement dans le domaine du traitement et de la valorisation des déchets solides. Il est implanté au Maroc depuis une quatorzaine d’années. ECOMED est la première société privée au Maroc, managée par une trentaine d’employés, spécialisée dans la construction et l’exploitation des décharges contrôlées. Le groupe offre des services personnalisés par rapport aux besoins des différentes villes (Voir figure 3) et plus particulièrement par rapport aux sites des décharges choisis par les Communes, les groupements de Communes ou les Groupements des collectivités locales. Son expertise est mondialement reconnue dans tous les domaines qui sont en rapport avec le traitement et la valorisation des déchets. ECOMED de Fès gère depuis 2004 la décharge contrôlée de la ville de Fès, dans le cadre d’un contrat de gestion déléguée de 30 ans avec la Commune Urbaine de Fès, elle traite tous les jours entre 750 à 1.000 tonnes de déchets solides. La décharge de Fès est de classe 2 et reçoit les déchets solides comportant les ordures ménagères (OM) issues de l’activité domestique quotidienne des habitants de la ville de Fès, les déchets ménagers assimilés (DMA) issus des marchés, les déchets verts (DV), les déchets de tannerie (DT), les déchets d’abattoirs (DA), les déchets de démolition (DD) et non les déchets industriels ou les déchets médicaux. Le projet comprend en parallèle, la gestion de la décharge et la valorisation des déchets par la conversion du Biogaz en énergie électrique est aussi dotée d’un atelier et d’une station de service.
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Table des matières
REMERCIEMENT
INTRODUCTION GENERALE
Chap. I ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Déchets, Décharge, Centre et Gaz d’Enfouissement (Biogaz)
1) Déchets
2) Décharge
3) Centre d’enfouissement technique
4) Gaz d’enfouissement (biogaz)
Cadre institutionnel et juridique
III. Avantages de l’exploitation issu des décharges
Statistiques mondiales de génération d’électricité à partir du biogaz
Récupération d’énergie à partir du biogaz et utilisation
Paramètres influençant la méthanisation et optimisation de la production de biogaz et énergie électrique
VII. L’historique de modélisation de la production de biogaz
1) Les avantages de la modélisation du biogaz
2) Les paramètres L0 et k
3) Les modèles de quantification du biogaz disponible
VIII. Mécanisme de Développement Propre (MDP)
1) Définition de mécanisme de développement propre
2) Secteurs concernés
3) Les avantages pour les pays hôtes et l’investisseur
4) Condition de l’éligibilité du projet MDP
Chap. II PROBLEMATIQUE ET METHODOLOGIE
Présentation du groupe ECOMED
1) Le Groupe ECOMED
2) Organisation de l’entreprise ECOMED
3) Les équipements de la décharge
La décharge contrôlée de Fès
1) Localisation du site
2) Choix du site
3) Les différents départements de la décharge de Fès
a) Salle de pesage et de contrôle
b) Le site d’enfouissement
Tubes collecteurs
Tête de puits
iii. Puits d’extraction
c) Les bassins de lixiviats
d) La centrale bioélectrique
III. La méthanisation
Problématique et méthodologie
Chap. III LA MODELISATION DU BIOGAZ ET LA VALORISATION EN ENERGIE ELECTRIQUE
Modélisation de la production de biogaz
1) Détermination de la quantité de déchets et sa composition
2) Détermination des paramètres L0 et k
3) Estimations de la production du biogaz au cours du temps
4) Application du modèle LandGEM
La valorisation de la production de l’énergie électrique
1) Estimation du volume valorisé et brulé de méthane
2) Le volume de méthane stocké
3) L’énergie électrique
4) L’énergie électrique générée
III. Nombre de moteurs
Eclairage public de Fès
1) Le taux d’éclairage public
2) Le pourcentage d’éclairage public
Réduction d’émissions des GES
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES
ANNEXES
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