Brevet FR2799131A1 — publié le 20010406

La présente invention concerne la valorisation et la stabilisation des déchets organiques au moyen d'une réaction exothermique permettant leur transformation en matière sèche pulvérulente, favorisant ainsi leur stockage et leur déplacement vers les secteurs d'utilisation Elle permet de traiter - l'assainissement bactériologique par la neutralisation des germes pathogènes. - la. limitation des nuisances olfactives et. la valorisation des éléments polluants naturels ou d'origine industrielle, en quatre grandes catégories - les déjections animales et effluents d'élevages - les déchets industriels d'origine alimentaire - les déchets urbains : ordures ménagères, ( ÜM - les déchets d'origine industrielle notamment les crasses d'huiles, boucs et graisses de STEP, et composés polluants susceptibles d'apporter un complément énergétique Le traitement de ces éléments polluants pernnet l'obtention: - d'engrais et amendement agricole - de combustible industriel de substitution La présente invention vise la production,( par adjonction d'un alcalino- terreux: l'oxyde de calcium), d'engrais stabilisés fertilisants et économiquement valorisables, à travers le traitement des déjections animales, d'effluents d'élevages, des déchets urbains organiques, d'origine alimentaire et industrielle. Ce procédé a été décrit par Friedrich BOLSING en 1975 dans une demande de brevet déposée en République Fédérale d'Allemagne le 29 juillet 1975 n.P2533789.7 et en France sous n 7622961 du 28 juillet 1976 n de publication 2319407. Le brevet BOLSING portait sur :" un procédé de dispersion homogène de matière et mélange de matière au cours de la production de préparation en poudre par réaction chimique". LES ENGRAIS A PARTIR: DES DEJECTIONS ANIMALES ET EFFLUENTS D'ELEVAGE La présente invention permet d'obtenir un produit stérilisé qui est la conséquence d'une dispersion homogène de matières ou mélange de matières(1), par réaction exothermique . Elle permet l'assainissement bactériologique en entrainant la neutralisation des germes pathogènes. Les éléments polluants issus des déiectîons animales - l'azote ammoniacal , l'azote nitrique sont limités de manière significative - les métaux lourds sont oxydés au cours de la préparation et se trouvent largement en deçà des seuils limites des normes administratives en vigueur. L'adjonction d'oxyde de calcium aux matières et aux mélanges de matières permet de réaliser un dosage du PH en rapport avec l'acidité des sols à traiter. Les déjections animales et effuents d'élevages, peuvent être mélangés afin d'optimiser les caractères fertilisants des engrais obtenus. DES DECHETS D'ORIGINE INDUSTRIELLE ALIMENTA1RE L'invention permet le traitement par le même procédé de traitement de matières et mélange de matières, des déchets alimentaires issus des chaînes de fabrication industrielle notamment les déchets provenant des sucrcrics,dcs brasseries, des industries laitières, des vinasses issues de distillation ainsi que les déchets organiques issus de la grande distribution. Tous ces déchets permettent également l'obtention d'engrais avec la même faculté de dosage du PH en rapport avec l'acidité des sols à traiter DES DECHETS D'ORIGINE URBAINE: OM ( Ordures Ménagères) L'invention permet le traitement des déchets urbains : OM, dans l'objectif de la fabrication d'engrais ou d'amendement organo-calcique Le traitement des OM ne permet l'obtention ( par l'adjonction d'oxyde de calcium et d'eaux chargées) que d'un amendement organo-calcique à valeur agronomique limitée .En revanche l'invention apporte, à travers le mélange de matières (1), le moyen d'augmenter le pouvoir fertilisant par l'adjonction de déjections animales, liquides ou semi-liquides. Le traitement ainsi réalisé permet la stérilisation, l'assainissement bactériologique supprimant les germes pathogènes des OM et des mélanges de produits entrants, apportant une limitation de l'azote amoniacal et de l'azote nitrique, accompagnée de l'oxydation des métaux lourds. LE COMBUSTIBLE INDUSTRIEL DE SUBSTITUTION L'invention permet l'introduction dans les mélanges de produits spécifiques tels que des déchets urbains, graisses de STEP , crasses d'huiles, tourbes et composés polluants, susceptibles d'apporter un complément énergétique dans l'objectif d'obtenir un combustible de substitution avec un PCI suffisant pour être brûlé dans un dispositif de chaudière adaptée dans le but de générer de l'énergie ou du chauffage urbain. AU STADE ACTUEL DE L'ART CONNU le traitement des déchets organiques issus des déjections animales et effluents d'élevages fait, dans le meilleur des cas, l'objet d'un séchage suivi d'un épandage sur les terres agricoles. Cet apport fertilisant non stabilisé est par conséquent difficile à transporter, à stocker et induit des nuisances olfactives, il ne permet pas la stérilisation et la neutralisation des germes pathogènes. Il ne permet pas non plus la réalisation d'un dosage de PH en rapport avec l'acidité des sols à traiter. Les déjections anima les et effluents d'élevages s'ils sont indiscutablement un très bon apport fertilisant, présentent à ce jour, à travers leur épandage des risques importants de lixiviation sans contrôle d'innocuité, avec des conséquences de pollution de la nappe phréatique. Les déchets organiques d'origine industrielle alimentaire représentent également des volumes importants de produits non stabilisés, qui, à travers leur épandage génèrent une lixiviation avec des conséquences de pollution des sols et des cultures. L'absence de stabilisation de ces déchets organiques d'origine industrielle alimentaire a pour conséquence une limitation des possibilités de transport de ces matières vers d'autres régions utilisatrices et surtout ne permet pas leur stockage. Le traitement des déchets urbains est réalisé par enfouissement technique avec tous les problèmes liés à la lixiviation et à la formation de gaz au sein de la masse avec tous les risques possibles de pollution et d'incendies. Les OM sont également traités par les procédés d'incinération, de thermolyse et à travers la fabrication de compost, dit : compost urbain, avec les inconvénients olfactifs dûs au développement de la fermentation pendant une période prolongée. Plus récemment est apparue une nouvelle technique basée sur traitement des OM conjointement à des boues et graisses de STEP dans des proportions fixées à 60 fo d'OM, 20 % de boues et graisses de stations d'épuration et 20 % de chaux vive. La limitation à 20 % de chaux vive dans le mélange ne permet pas le dosage du PH en fonction des sols de destination et présente l'inconvénient de l'obligation d'obtenir une homologation ou une autorisation provisoire de vente dans le respect de la législation en vigueur ou nécessite un plan d'épandage s'inscrivant dans le shéma départemental. LA PRESENTE IN"vTNTION PERMET @` Sur les déjections animales, effluents d'élevages et déchets d'origine industrielle alimentaire: - le maintien des apports fertilisants et les oligo-éléments contenus dans les déjections animales , effluents d'élevages et déchets d'origine industrielle alimentaire, sous la forme d' azotes: phosphorique et potassique. - une baisse significative des éléments polluants essentiellement les azotes: ammoniacal et nitrique . - l'oxydation des métaux lourds -un dosage du PH lié directement à l'homogénéïsafon de l'oxyde de calcium avec les déjections , effluents, - l'assainissement. bactériologique par l'action du CaO dans le mélange. - la stabilisation permettant le transport et le stockage * Sur les déchets urbains ( OM ) - la valorisation des déchets sous la forme d'amendement organo-calcique ou d'engrais par adjonction de déjections animales, de déchets organiques industriels alimentaires ou d'eaux chargées, à l'exception des graisses et boues de STEP le procédé permettant l'assainissement bactériologique par l'action du CaO dans le mélange - une baisse significative des éléments polluants essentiellement les azotes amonical et nitrique - l'oxydation des métaux lourds - un dosage du PH lié directement à l'homogénéisation de l'oxyde de calcium avec les O1VI. - l'assainissement bactériologique par l'action du CaO dans le mélange - la stabilisation permettant le transport et le stockage * Sur les déchets d'origine industrielle - la valorisation des déchets d'origine industrielle permet d'obtenir un combustible de substitution notamment en partant du traitement des ordures ménagères auxquelles on incorpore des graisses de stations d'épurations, des crasses d%uiles, et composés polluants susceptibles d'apporter un complément énergétique dans le mélange. - la stabilisation sous forme pulvérulente permet le stockage et le transport du produit obtenu qui, selon les adjonctions effectuées aux OM, permet d'obtenir un PCS d'au moins 3500 pour être brûlé dans un dispositif de chaudière adaptée dans l'objectif de produire de l'énergie ou du chauffage urbain Description du procédé : Il consiste dans le mélange d'un dosage des produits à traiter avec une quantité de 5 à 50 % (du poids de ces produits) d'oxyde de calcium ; ce dosage étant déterminé en fonction de l'acidité des sols de destination. -au sein de ce mélange se produit une réaction exothermique qui permet d'obtenir une déshydratation grâce à l'oxyde de calcium, soit sous forme de granulats, ou de roches, dans les proportions définies plus haut comprenant un pourcentage supérieur à 5 rb de grains de calibre inférieur à 10 mm et pouvant atteindre 200 mm. - le mélange génère une élévation de température provoquée par le contact de la chaux anhydre avec l'humidité des déjections, effluents ou déchets organiques d`origine alimentaire ou industrielle. -pour faciliter la réaction exothermique qui permet d'obtenir une combustion sans flamme à une température de moins de 300 , on incorpore aux déjections sèches des lisiers et purins sous forme liquide , semi-liquide ,des vinasses ou tous produits polluants organiques liquides, ou semi-liquides . Il en est. de même pour la. fabrication des engrais issus des déchets urbains, ordures ménagères, auxquels pouvent être adjoints des produits organiques issus de déjections animales ou d'effluents d'élevages, dans des proportions pouvant aller jusqu'à 30 % du mélange, dans l'objectif d'augmenter les qualités fertilisantes obtenues. Le même principe est adopté pour la fabrication de combustible de substitution à partir des déchets ménagers , de graisses de stations d'épuration et/ou de crasses d'huiles ou tous composés susceptibles d'apporter un complément énergétique.. Le mélange obtenu constitue un combustible de substitution avec un PCI supérieur à 3500, stoekable et transportable. Le procédé peut être tais en oeuvre pour la fabrication d'en gi ais - avec un mélangeur mécanique qui effectue les opérations d'incorporation des déjections sèches et humides avec l'oxyde de calcium, pour obtenir une homogénéïsation des matières. - à leur sortie du mélangeur ces matières sont déversées sur un tapis roulant ( type sauterelle ) permettant la constitution d'un andain. -avec une nébulisation de produit neutralisant les odeurs d'amoniacs et des autres composés malodorants - au terme d'une période de moins de 8 heures, les déjections animales, effluents ou déchets organiques d'origine industrielle et alimentaire combinés sont déshydratés et réduits en une matière pulvérulente,elles sont criblées pour obtenir la. granulométrie souhaitée et la. matière peut à. ce stade être bouchonnée pour constituer un granulé propre à l'utilisation agricole, matière stockable et transportable avec une réduction sensible des nuisances olfactives . Pour le traitement des déchets urbains OM - à la précédente description il faut ajouter en amont la collecte sélective, le tri des encombrants et une phase de broyage primaire avec déferraillage pour les métaux ferreux et évacuation des non ferreux par courant de Foucault. - ïl faut ajouter en aval après l'obtention de la déshydratation à travers l'action de l'oxyde de calcium, un broyage secondaire définissant la granulométrie souhaitée. - les matières plastiques pouvant subsister après le traitement sont criblées et les " indésirables " qui sont ùrertés, peuvent faire l'objet d'un enfouissement technique sans risque de lixiviation. Description des éléments moyens constitutifs des engrais obtenus selon les mélanges déjections animales, effluents d'élevages, déchets urbains et préconisation d'emploi L'engrais obtenu a une teneur en matières sèches d'environ 85 et une teneur en matières minérales d'environ 25 %. L'apport organique est intéressant pour ce type de produit avec un C/N assez élevé. L'effet. amendant calcique est. très intéressant.; un épandage de _5 à. 6 tonnes I ha apportera l'équivalent de 4 à 5 ans de chaulage d'entretien. Il doit par conséquent être valorisé en sols acides ou ayant tendance à l'acidification comme par exemple, la plupart des limons du Bassin Parisien. L'apport en acide phosphorique est important, l'équivalent- engrais représente environ 65 ,% du P205 total. Un apport de 6 tonnes/ha est donc équivalent à environ 80 unités P205/ha soit une année de fertilisation d'entretien pour pratiquement n'importe quelle culture. L'apport en potasse est également important avec un coéffcient équivalent engrais de 100 %. t 1n apport de 6 tonnes/ha représente environ 85 unités K20/ha soit presque deux ans d'entretien pour une céréale pailles enfouies, un colza ou un tournesol, toutefois il ne représente que moins de la moitié de l'entretien annuel pour une betterave ou une pomme de terre. L'apport en magnésie est non négligeable avec un coéfficient équivalent- engrais de 100 lo. En sols peu pourvus en magnésie, il s'agit là d'un plus. Un apport de 6 tonnes / ha est équivalent à environ 30 unités MgO / ha soit deux ans d'entretien pour une culture à graines et un an pour une betterave ou une pomme de terre L'apport en azote est très important et dans une limite de 6 tonnes / ha, soit l'équivalent de 90 unités N/lla, étant précisé que la libération de l'azote pour la culture à. venir est soumise à. des variations non contrôlables présentant. un risque de sur ou sous fertilisation azotée et nécessite cette limitation. Les observations démontrent que l'azote amoniacal ne représente plus que moins de 1 % de l'azote total. Le produit est donc stabilisé et peut être épandu contrairement à un lisier, à des époques décalées par rapport à celles de besoins importants des cultures en azote, sous réserve de la règlementation. Un apport d'automne par exemple pour un colza apparait intéressant. Ce produit organo-mïnéral présente un très bon intérêt agronomique et sa meilleure valorisation sera trouvée dans des sols non calcaire, devant tout type de culture, lin exclu, de préférence pour les betteraves, les pommes de terre, maïs et colza La faible teneur en matières sèches favorise un épandage homogène sous réserve de disposer du matériel adéquat. Un pré-enfouissement de façon superficielle est préférable. REVENDICATIONS 1)Procédé de valorisation et de stabilisation des déchets d'origine animale, urbaine, industrielle y compris l'industrie alimentaire et pétrolière, caractérisé en ce qu'il consiste à incorporer à ces déchets de l'oxyde de calcium dans une proportion de 5 à 100 % , à mélanger et homogén user les matières pour générer une réaction exothermique et solidifier le mélange sols forme pulvérulente par adjonction de grains d'oxyde de calcium de calibre de 0,3 mm à 0, 5 mm 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température est maintenue à une valeur inférieure à 300 pour obtenir une combustion sans flamme. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réaction exothermique est réalisée par mise en andain des matières mélangées pendant une période d'au moins huit heures. 4) Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que les composés malodorants sont désodorisés par nébulation d'ut) produit neutralisant 5) Procédé selon rune quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les déchets et le réactif oxyde de calcium, sont homogénëisés dans un mélangeur, sont dirigés à la sortie du mélangeur vers un tapis roulant orientable de type sauterelle ou glissière, pour constituer un andain où s'effectue la réaction exothermique, l'andain subissant une nébulisation de produit neutralisant les odeurs d'amoniac ou autre composé malodorant. 6) Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la production d'engrais stabilisé, les déchets d'origine animale consistant en des déjections et des effluents d'élevages, !e pourcentage d'oxyde de calcium étant choisi selon le PH du sol et pour obtenir l'assainissement biologique. 7) Utilisation du procédé selon une quelconque des revendications précédentes pour la production de combustible de substitution, les déchets d'origine industrielle comportant des crasses d'huile, des boues, des graisses de stations d'épuration, déchets pétroliers, ce combustible ayant un pouvoir calorifique suffisant pour étre utilisé dans une chaudière générant de l'énergie.