Brevet FR2923403A1 — publié le 20090515

PROCEDE DE TRAITEMENT AUTOMATIQUE DE DECHETS. La présente invention concerne le domaine du traitement des déchets, en particulier les déchets solides, de préférence organiques, par exemple les déchets de type ménager ou industriels banals tels que papiers, cartons, bois, plastiques, etc. Plus précisément, l'invention concerne selon un premier de ses objets, un procédé de traitement automatique de 10 déchets comprenant les étapes consistant à - fournir un ensemble de déchets unitaires, - convoyer au moins un déchet unitaire, et, - analyser le déchet unitaire. 15 Un tel procédé est connu de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne le document de l'état de la technique antérieure WO 2005/028128 dans lequel les déchets sont convoyés vers des moyens d'analyse comprenant un capteur hyperspectral, couplé à une caméra et éventuellement 20 d'autres types de capteurs, en particulier un détecteur de métaux. Les moyens d'analyse permettent de déterminer la nature des déchets en vue de les trier. Toutefois, dans un contexte de valorisation des déchets et de protection de l'environnement, la solution proposée par l'art antérieur s'avère insuffisante. 30 La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une solution visant optimiser le traitement des déchets, en particulier dans un contexte de gestion des énergies renouvelables. Avec cet objectif en vue, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à : - déterminer la teneur en carbone biogénique d'un déchet unitaire. En effet, dans un contexte global de raréfaction des énergies fossiles, l'intérêt pour les énergies non fossiles, dites renouvelables, est établi sur au moins trois axes : une économie de matières premières, un moindre impact sur l'environnement, notamment en termes d'émissions de gaz à effet de serre, et plus particulièrement de CO2, et une valorisation économique de produits (déchets) jusque là considérés comme justement non valorisables. Or, les déchets ménagers ou industriels banals sont largement composés de fractions combustibles qui pour certains (papier, carton, bois, ...) sont d'origine biogénique, c'est-à-dire renouvelables, donc neutres en termes de bilan de carbone vis-à-vis des gaz à effet de serre. Pour d'autres en revanche, leur composition est essentiellement basée sur des matériaux organiques d'origine fossile, notamment les plastiques. Grâce à l'invention, on peut établir la valeur d'usage d'un combustible solide élaboré à partir de déchets, non seulement en fonction de ses caractéristiques énergétiques (pouvoir calorifique, taux de cendres, humidité), mais également en fonction de l'origine du carbone qu'ils contiennent. 3 Selon un autre de ses objets, l'invention concerne un dispositif de traitement de déchets, susceptible de mettre en œuvre le procédé selon l'invention, comprenant : - des moyens pour convoyer au moins un déchet unitaire, 5 et, - des moyens pour analyser le déchet unitaire. Selon l'invention, le dispositif est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre : 10 - des moyens pour déterminer la teneur en carbone biogénique du déchet unitaire. L'invention permet un contrôle en continu des caractéristiques d'un combustible solide élaboré à partir de 15 déchets, avec accès en temps réel à ces informations. L'ensemble du traitement décrit par l'invention peut être réalisé en ligne, sur site industriel. Il peut donc être intégré dans une chaîne de régulation/contrôle/commande d'une 20 unité de fabrication de combustible solide élaboré à partir de déchets de façon à assurer le respect de caractéristiques prédéfinies pour la production réalisée. L'invention décrite pour le cas particulier 25 d'application à l'élaboration de combustible solide élaboré à partir de déchets, peut également être utilisée pour d'autres applications telles que celles rencontrées par les industries minières, le commerce des céréales, la gestion des déchets, 30 Ne nécessitant, de préférence après étalonnage, que des mesures effectuées à distance des déchets par des méthodes optiques, l'invention est d'un coût d'exploitation modique. 4 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 illustre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, et la figure 2 illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention. En référence à la figure 2, une étape du procédé selon l'invention consiste à fournir 200 un ensemble de déchets unitaires 1. Par déchet unitaire, on entend un déchet en tant que tel ou un fragment de celui-ci lorsque le procédé selon l'invention met en œuvre en outre au moins une étape préalable 199 de broyage des déchets unitaires. Selon l'invention, les déchets unitaires 1 peuvent être 20 hétérogènes, c'est-à-dire provenant de différentes sources de matière première. Dans les processus d'élaboration de combustible solide élaboré à partir de déchets, une ou plusieurs étapes de 25 broyage permettent d'une part de libérer les différents matériaux constituant certains déchets complexes, et d'autre part de réduire la granulométrie des déchets. Les déchets unitaires 1 sont alors convoyés 210 par des 30 moyens de convoi 2 vers des moyens d'analyse 3 des déchets unitaires pour une étape d'analyse 220. 25 Les moyens de convoi comprennent par exemple un convoyeur 2, animé d'un mouvement de translation, illustré par la flèche (figure 1), de préférence à vitesse constante. 5 Selon l'invention, la répartition des déchets unitaires 1 sur les moyens de convoi peut être aléatoire. Les moyens d'analyse 3 peuvent être de différent type, éventuellement multiples, comme décrit ultérieurement, et sont de préférence configurés pour analyser les déchets individuellement, déchet unitaire par déchet unitaire. Selon l'invention, le procédé comprend en outre une étape 230 consistant à déterminer la teneur en carbone 15 biogénique du déchet unitaire. La détermination de la teneur en carbone biogénique du déchet unitaire peut être réalisée grâce à l'étape d'analyse 220. Elle est mise en oeuvre par mesure ou par estimation, par 20 des moyens d'analyse et de calcul décrits ci-après. Dans un mode de réalisation, l'analyse du déchet unitaire 1 comprend une étape consistant à déterminer 240 la nature dudit déchet unitaire. L'étape de détermination de la nature 240 du déchet permet de déterminer la matière constitutive du déchet, c'est-à-dire la formule chimique de son constituant principal. 30 Dans un mode de réalisation, l'étape de détermination de la nature 240 du déchet est mise en oeuvre au moins par des moyens électromagnétiques. 6 A cet effet, la nature du déchet unitaire 1 est déterminée par exemple par des moyens optiques 3' configurés pour effectuer une analyse spectrale de la lumière réfléchie par le dit déchet unitaire lorsqu'il est soumis à un éclairement adapté et suffisamment intense. Cette analyse spectrale est classiquement employée dans des machines de tri automatique de déchets. De préférence, le spectre étudié est celui émis dans le proche infra rouge. Ainsi, l'étape de détermination de la nature 240 du 10 déchet permet de déterminer si le déchet unitaire est à base de papier, de bois, de plastique, etc. Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape consistant à analyser 250 la forme du 15 déchet unitaire. A cet effet, dans un mode de réalisation, des moyens optiques 3" travaillant de préférence dans le domaine visible, réalisent une image, de préférence en vue de dessus, du déchet unitaire. 20 Le contour en projection verticale d'un déchet unitaire 1 est accessible par exemple via une caméra numérique comme illustré par exemple dans la demande WO 2005/028128, voire par un traitement adhoc du signal utilisé pour l'analyse spectrale précitée. 25 De préférence, les moyens optiques 3' et/ou 3" sont conçus de façon à avoir un champ de vision englobant la totalité de la largeur du convoyeur 2, et configurés pour pouvoir identifier et analyser indépendamment les uns des 30 autres les différents déchets unitaires 1 éventuellement présents dans leur champ de vision. L'image de forme de chacun des déchets unitaires 1 est traitée par des moyens de calcul, en l'espèce un calculateur 7 4 qui en détermine notamment le contour, l'aire et le facteur de forme (rapport longueur / largeur du plus petit rectangle dans lequel s'inscrit le contour dudit déchet unitaire 1). Ensuite, en fonction de la nature déterminée du déchet unitaire et de l'analyse de forme du déchet unitaire, la teneur en carbone biogénique du déchet unitaire est déterminée par comparaison à des valeurs de référence d'une base de données 5 de référence. La base de données 5 de référence permet notamment d'associer à chaque nature ou matière de déchet unitaire, les caractéristiques physico-chimiques qui sont propres à cette nature, c'est-à-dire, sans que cette liste soit limitative, masse volumique, teneur en carbone total et biogénique, pouvoir calorifique, humidité, taux de cendre, etc... Avantageusement, la base de données 5 de référence stocke un modèle de référence comprenant, pour chaque nature de déchet, la teneur en carbone biogénique dudit déchet pour une aire (facteur de forme) donnée, pour une épaisseur donnée. Le calculateur 4, recevant l'information de la nature du déchet unitaire, et de son aire (l'épaisseur dudit déchet étant connue ou approximée), interroge la base de données de référence 5 et reçoit en retour les caractéristiques spécifiques de la matière / nature correspondante. Il affecte alors ces caractéristiques et le coefficient teneur en carbone biogénique / aire à appliquer audit déchet unitaire pour en déduire la teneur en carbone biogénique dudit déchet unitaire 1. La teneur en carbone biogénique unitaire d'un déchet unitaire peut être stockée et sommée de sorte à calculer la 8 masse totale de carbone biogénique d'un lot de déchets unitaires. Par ailleurs, selon les technologies de broyage employées et les matériaux constitutifs des objets broyés, il est également possible de rattacher à chaque fragment, c'est-à-dire à chaque déchet unitaire, une distribution statistique, obtenue par l'expérience, des masses des fragments de même matière et de même allure dimensionnelle (aire et rapport longueur/largeur du rectangle enveloppe comparables). Cette distribution statistique éventuellement stockée dans la base de données 5 de référence, ou une autre base de données, permet d'estimer la masse (ou la teneur en carbone biogénique) de chacun des déchets unitaires à partir de la connaissance de sa nature (la matière le constituant) et de la projection verticale de son contour sur un plan horizontal. Elle permet également d'évaluer l'incertitude sur cette détermination de masse à partir des caractéristiques de la distribution (variance, écart type). Le rapprochement pour chaque déchet unitaire de la masse déterminée comme indiqué ci-dessus et de ses caractéristiques physico-chimiques permet de lui attribuer des propriétés telles que : pouvoir calorifique, masses de carbone organique total et biogénique contenues, masse de cendres, etc ... Dans un autre mode de réalisation, l'étape d'analyse 220 est mise en œuvre par des moyens neutroniques, non représentés. 9 A cet effet, le procédé selon l'invention comprend une étape d'activation neutronique 260, mise en oeuvre sur chaque déchet unitaire 1. L'activation neutronique permet par reconnaissance 5 isotopique de déterminer directement le type de carbone (fossile ou biogénique) du déchet unitaire 1 et ainsi la teneur en carbone biogénique de celui-ci. De préférence, l'étape d'activation neutronique est mise en oeuvre sur la totalité du volume du déchet unitaire 1. 10 Alternativement, l'étape d'activation neutronique peut être mise en oeuvre sur une partie du volume du déchet unitaire 1. Dans ce cas, il est souhaitable de coupler le résultat de teneur en carbone biogénique obtenu à la distribution statistique, ou à la mesure de surface évoquées 15 ci-dessus. Dans un mode de réalisation, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape de tri 270 des déchets unitaires. 20 Le tri peut être effectué en fonction de la nature ou de la teneur en carbone biogénique des déchets unitaires 1. Par exemple, on peut mettre en oeuvre la sélection de tous les déchets unitaires dont la teneur en carbone biogénique est supérieure ou inférieure à un seuil prédéterminé. 25 L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits. Par exemple, l'invention peut également être mise en oeuvre à de fins de qualification ou de contrôle d'un lot de 30 déchets unitaires, par exemple lorsque les déchets unitaires sont issus d'un tri sélectif. Elle peut également avoir un rôle actif dans des processus de production, de façon à orienter sélectivement les tonnages produits vers différents stockages correspondant 10 chacun à une qualité ou une teneur en carbone biogénique définie. Dans ce cas la qualification est de préférence opérée sur des quantités relativement faibles (de quelques centaines de kilogrammes à quelques tonnes par exemple) dirigées vers une trémie tampon, puis acheminées après qualification vers le stockage idoine.10 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement automatique de déchets comprenant les étapes consistant à - fournir (200) un ensemble de déchets unitaires, - convoyer (210) au moins un déchet unitaire, et, - analyser (220) le déchet unitaire, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à . - déterminer (230) la teneur en carbone biogénique du déchet unitaire. 2. Procédé de traitement selon la revendication 1, comprenant une étape consistant à déterminer la nature (240) 15 du déchet unitaire. 3. Procédé de traitement selon la revendication 2, comprenant les étapes consistant à - analyser la forme (250) du déchet unitaire, et 20 - en fonction de la nature déterminée du déchet unitaire et de l'analyse de la forme du déchet unitaire, déterminer la teneur en carbone biogénique (230) du déchet unitaire par comparaison à des valeurs de référence d'une base de données (5) de référence. 25 4. Procédé de traitement selon la revendication 1, dans lequel la détermination de la teneur en carbone biogénique comprend une étape d'activation neutronique (260). 30 5. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape de tri des déchets unitaires (270). 6. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une étape préalable de broyage (199) des déchets pour fournir un ensemble de déchets unitaires (1). 7. Dispositif de traitement de déchets, susceptible de mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant : - des moyens pour convoyer (2) au moins un déchet 10 unitaire (1), et, - des moyens pour analyser (3) ledit déchet unitaire, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens pour déterminer (4, 5) la teneur en carbone biogénique du déchet unitaire. 15 8. Dispositif de traitement selon la revendication 7, comprenant des moyens pour déterminer la nature (3', 3") du déchet unitaire. 20 9. Dispositif de traitement selon la revendication 7, comprenant des moyens d'analyse (4) de la forme du déchet unitaire et des moyens de comparaison de l'analyse de contour du déchet unitaire à des valeurs de référence d'une base de données de référence (5) en fonction de la nature déterminée 25 du déchet unitaire. 10. Dispositif selon la revendication 7, comprenant des moyens d'activation neutronique.