Brevet FR2929538A1 — publié le 20091009

PRODUIT GEOTECHNIQUE POUR INSTALLATIONS DE STOCKAGE DE DECHETS, SON PROCEDE D'UTILISATION ET SON UTILISATION L'invention concerne le domaine des déchets et plus 5 particulièrement du stockage de déchets. Plus précisément, l'invention concerne un produit pour couverture ou talus d'installation de stockage de déchets non dangereux (ISDND). Il est connu de l'homme de l'art que la couverture 10 d'une installation de stockage de déchets, ou ISD, peut être soit semi-perméable, soit imperméable. Une couverture semi-perméable est le plus souvent composée d'une couche de matériaux argileux ou semiargileux, ou équivalents tels que des matériaux de 15 catégorie A, B ou D définis par la classification du Guide des Terrassements Routiers, et d'une couche superficielle de terre végétale. Selon le Guide des Terrassements Routiers, les matériaux de catégorie A sont les sols fins, soit de 20 granulométrie inférieure ou égale à 50 mm et dont le passant à 80 pm représente plus de 35% du poids total du matériau sec ; les matériaux de catégorie B sont les sols sableux et graveleux incluant des fines particules, soit de granulométrie inférieure ou égale à 50 mm et dont le 25 passant à 80 pm représente au plus 35% du poids total du matériau sec ; les matériaux de catégorie D sont les sols insensibles à l'eau, soit dont la valeur au bleu de méthylène VBS est au plus de 0,1 et dont un passant à 80 pm représente au plus 12% du poids total du matériau sec. 30 Cette couverture permet une faible infiltration des eaux de pluie pour maintenir une humidité constante dans le massif de déchets et assurer une dégradation optimale de la matière organique. De plus, elle limite les émissions diffuses de biogaz à l'atmosphère. 35 Une couverture imperméable est le plus souvent composée d'une géomembrane, d'une couche de matériaux argileux et d'une couche superficielle de terre végétale. Cette couverture a pour but d'éviter aux eaux de pluie de s'infiltrer dans le massif de déchets et d'assurer une étanchéité complète aux gaz. Dans ces deux types de couverture, il est fréquent de trouver des zones de fissurations suite à des périodes de sécheresse et/ou aux tassements des déchets qui endommagent la couverture. Ce phénomène entraîne le dégagement d'odeurs nauséabondes et d'émissions de gaz à effet de serre importantes. Le terme � tassement � désigne la baisse du niveau supérieur de la couverture d'un casier sur certaines zones, générant des affaissements. L'invention concerne, selon un premier de ses aspects, un produit pour couverture ou talus d'ISDND, comprenant au moins 50% en poids sec de mâchefers d'incinération d'ordures ménagères, lesdits mâchefers présentant une granulométrie au plus égale à 50 mm. Le terme � couverture � désigne la partie superficielle d'un casier recouvrant les déchets. Les termes � talus � ou � digue � désigne le terrain en pente délimitant les différentes alvéoles d'un casier et celui délimitant le pourtour d'un casier. Les couvertures et talus classiquement mis en place sur les alvéoles d'ISDND sont élaborés en compactant des matériaux, si possible argileux, issus du terrain naturel, dont les objectifs principaux sont de limiter les émissions diffuses de biogaz à l'atmosphère et de laisser une part d'humidité s'infiltrer dans le massif de déchets pour favoriser la méthanogenèse. Cela est possible si au moins un des matériaux possède une perméabilité de l'ordre 10-6 m/s. Malgré ces précautions, il est souvent signalé des émissions diffuses de biogaz qui peuvent se présenter sous la forme de zones diffusives très localisées avec un flux homogène et/ou de � hot spot � avec des flux qui peuvent être très importants suite en particulier à l'apparition de fissures dans la couverture et/ou au niveau des talus. L'expression � émissions diffuses � désigne les émissions de sources non canalisées, pouvant s'infiltrer au travers des couvertures et des talus de casiers au sein d'installations de stockage des déchets. Ces émissions diffuses se traduisent directement par des odeurs désagréables dues en particulier à la présence de composés sulfurés ou de composés organiques volatils. La littérature fait état de plusieurs tentatives pour limiter ces émissions diffuses et donc ces odeurs. C'est notamment le cas du document FR 2 810 309 qui propose l'utilisation de mâchefers d'incinération d'ordures ménagères avec 0,5 à 5 % de coke, en couverture finale ou en strates successives dans le massif de déchets. Son principal objectif est l'élimination des zones émissives par adsorption des gaz sur les mâchefers et le coke. Toutefois, le produit de ce document ne permet pas d'éviter les � hot spot �. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un produit exempt de l'une au moins des limitations précédemment évoquées, et en particulier un produit facile à mettre en oeuvre et permettant de limiter l'impact des ISDND sur l'environnement. A cette fin, le produit de l'invention pour couverture ou talus d'ISDND, qui comprend au moins 50% en poids sec de mâchefers d'incineration d'ordures ménagères, lesdits mâchefers présentant une granulométrie au plus égale à 50 mm, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre entre 5 et 50% en poids sec d'au moins un premier matériau recyclé tel qu'une boue ou un compost, présentant une perméabilité au plus égale à 10-4 m/s, et en ce qu'il présente un indice portant immédiat supérieur à 10 à l'optimum Proctor, une teneur en eau naturelle comprise entre 70 et 125% de la teneur en eau de l'optimum Proctor, et un angle de frottement interne au moins égal à 25°. L'indice portant immédiat est obtenu par essai en laboratoire destiné à déterminer par poinçonnement la portance d'un sol compacté pour une plage de teneur en eau donnée. La portance d'un sol est l'aptitude d'un sol à supporter la contrainte appliquée par une force donnée. L'invention permet de répondre à la fois aux problèmes liés aux odeurs générées par les ISDND et à ceux liés aux émissions diffuses, en limitant la création de fissures dans la couverture et en assurant une adsorption minimale des composés odorants notamment. Le produit selon l'invention présente en outre des caractéristiques de déformabilité permettant d'assurer un modelage continu du relief du massif de déchets, ainsi qu'une capacité à maintenir une humidité constante dans la couverture. L'invention permet également une mise en oeuvre simple dans le mode actuel de gestion des ISDND, grâce à des caractéristiques géotechniques intéressantes, et notamment une facilité de compactage. Plus particulièrement, le premier matériau recyclé peut être choisi parmi au moins l'une des catégories de matériaux suivantes : les boues, les résidus fibreux d'origine végétale et synthétique, les composts, les déchets issus de la démolition, de la rénovation, de bâtiments, ou de travaux publics, les résidus issus de procédés de pyrolyse ou de procédés catalytiques, les résidus de filtration, les résidus métallurgiques, sidérurgiques ou de la fonderie, les résidus de combustion ou d'incinération. Par exemple, le premier matériau recyclé est choisi parmi au moins l'un des matériaux suivants : les boues de lavage des matériaux de carrière, les boues de désencrage, les boues d'épuration des papeteries, les boues de station d'épuration des eaux usées, les boues de traitement d'eau potable, les enrobés bitumineux, les résidus fibreux d'origine végétale et synthétique, le compost de déchets verts, le compost de déchets verts et de boues, le compost d'ordures ménagères résiduelles, le compost de biodéchets, le compost de biodéchets et de déchets verts, le compost d'ordures ménagères résiduelles et de déchets verts, le compost de boues et de palettes, les cendres issues de la combustion du bois, de charbon, de céréales, de boue, de déchets ménagers ou assimilés, de déchets industriels, les déchets issus de la démolition, de la rénovation, de bâtiments, ou de travaux publics, les résidus issus de procédés de pyrolyse ou de procédés catalytiques, les résidus de filtration, les résidus métallurgiques, sidérurgiques ou de la fonderie, les résidus de combustion ou d'incinération. Les boues peuvent autrement être des boues issues du curage des réseaux d'assainissement, des boues de décantation des étendues d'eau, des sédiments de dragage des rivières et des ports, des résidus issus du traitement des boues, ou des boues de forage. Selon une version particulièrement préférée de l'invention, le premier matériau recyclé est choisi parmi les boues de lavage des matériaux de carrière, les boues de désencrage, les boues de traitement d'eau potable, et/ou les enrobés bitumineux. Le premier matériau recyclé présente préférentiellement, quand il est mesurable, un indice de plasticité au moins égal à 7%. Les mâchefers sont de préférence des mâchefers d'incinération d'ordures ménagères (ou MIOM) de catégorie � V � à faible fraction lixiviable, � M � à moyenne fraction lixiviable et/ou � à forte fraction lixiviable, selon la circulaire du 9 mai 1994 relative à l'élimination des mâchefers d'incinération des résidus urbains. Tout préférentiellement, on choisit les MIOM à faible impact sur l'environnement, soit ceux de catégorie � V � (� V � pour � valorisable �). Les mâchefers, et notamment les MIOM, subissent avantageusement au préalable une préparation mécanique consistant en un criblage permettant de ne garder que les particules de taille inférieure à 50 mm, et/ou en un traitement pour éliminer les métaux ferreux et non-ferreux. Selon une version avantageuse, le produit de l'invention comprend entre 50 et 95% en poids sec de mâchefers. Le produit selon l'invention est tout 5 préférentiellement constitué d'un mélange de MIOM et d'au moins un des matériaux recyclés. L'invention concerne, selon un deuxième de ses aspects, un procédé d'utilisation du produit selon l'invention, pour l'élaboration d'une couverture d'ISDND, 10 dans lequel on recouvre les déchets d'une couche de matériaux argileux, semi-argileux, ou équivalents, et éventuellement d'une couche superficielle de terre végétale. Ce procédé est caractérisé en ce que, avant de 15 recouvrir les déchets d'une couche de matériaux argileux, semi-argileux, ou équivalents, on recouvre les déchets d'une couche de produit, on compacte le produit déposé en couche à un taux de compactage d'au moins 85% par rapport à celui de l'optimum Proctor normal. 20 De préférence, la hauteur de produit compacté mise en oeuvre est comprise entre 5 et 100 cm, et tout préférentiellement entre 15 et 50 cm, en fonction de la hauteur du massif de déchets. L'optimum Proctor normal (OPN) est obtenu selon 25 l'essai Proctor, qui consiste en un essai de compactage d'un sol ayant pour but de déterminer la teneur en eau optimale et la densité maximale atteinte pour une énergie de compactage donnée. Selon cet essai, le matériau est compacté à des teneurs en eau différentes et la variation 30 de la densité sèche apparente est exprimée en fonction de la teneur en eau. La couche de matériaux argileux, semi-argileux, ou équivalents, présente par exemple une hauteur comprise entre 1 et 1,5 mètres. 35 Une couche superficielle de terre végétale peut présenter une hauteur de 30 à 50 cm. Selon un troisième de ses aspects, l'invention concerne l'utilisation du produit selon l'invention pour l'élaboration de couverture temporaire ou finale, et semi-perméable ou imperméable, ou de talus interne ou périphérique, dans un casier ou une alvéole d'une ISDND. Le produit de l'invention est un mélange, au minimum binaire, contenant des mâchefers d'incinération d'ordures ménagères et des matériaux recyclés, non dangereux. On entend par non dangereux tout matériau respectant les critères d'admission en ISDND de classe 2 définie par arrêté ministériel du 19 janvier 2006 modifiant l'arrêté du 9 septembre 1997 modifié. Ce produit se présente comme un matériau solide granulaire dont la classe granulaire s'étale de 0 à 50 mm. Il possède un coefficient de perméabilité K compris entre 10-5 et 10-9 m/s qui assure d'une part, un temps de séjour des composés gazeux diffus suffisamment long pour y être oxydés et/ou adsorbés et d'autre part, le maintien d'une humidité constante dans celui-ci. Il présente un angle de frottement interne supérieur 20 à 25° qui assure le contact surfacique continu avec la couche superficielle des déchets. La siccité du produit est comprise entre 30 et 95 %, ce qui contribue à sa propriété de déformabilité et lui permet d'être un vecteur d'adsorption pour l'épuration 25 des composés gazeux. L'invention représente un mélange de matériaux recyclés mis en place dans une ISDND : - pour les talus, en tant que matériau complémentaire situé entre la couche superficielle des 30 déchets et les matériaux classiquement utilisés pour la couverture ; - pour la couverture temporaire, en tant que matériau alternatif aux matériaux classiquement utilisés tels que l'argile sableuse ; et/ou 35 - pour la couverture finale, entre la couche superficielle des déchets et la couche argileuse ou semiargileuse (ou équivalente) classiquement utilisée en couverture. Le produit de l'invention permet : û d'épouser les tassements différentiels des déchets enfouis grâce à ses propriétés de déformabilité et ainsi éviter la création de fissures et de chemins préférentiels pour les émissions gazeuses diffuses produites par le massif de déchets, û de maintenir une humidité et une température constantes de cette couche et ainsi d'éviter l'assèchement de la couverture argileuse, ou semi- argileuse, ou équivalente, û d'adsorber et/ou oxyder les composés gazeux, responsables des odeurs de l'ISDND, tels que l'hydrogène sulfuré, les mercaptans, les composés organiques volatils (COV), le CO2r et û une mise en oeuvre facile compte tenu de ses propriétés de compactage et de cohésion intéressantes, et adaptée aux engins disponibles sur les sites de stockage de déchets. Ces propriétés empêcheront la formation de fissures dans la couverture. Ainsi, les couvertures assureront leur rôle tout au long de l'exploitation et de la post-exploitation d'un casier. Il est connu de l'homme de l'art que les talus mis en place au sein et à la périphérie des casiers sont composés de matériaux argileux, semi-argileux, ou équivalents, provenant généralement du terrain naturel excavé. Les talus permettent classiquement d'assurer : le maintien du massif de déchets, le confinement des déchets dans le périmètre du casier, et une étanchéité aux effluents gazeux et liquides. Une originalité de l'invention est de proposer un produit qui possède, en plus de ces caractéristiques, des propriétés de résistance au cisaillement, de maintien de l'humidité, d'adsorption des odeurs, et des propriétés structurantes qui facilitent sa mise en oeuvre, toutes ces propriétés étant particulièrement avantageuses pour une application en talus. Dans le cas où le produit de l'invention est mis en oeuvre de manière à ce que les talus du casier aient une pente inférieure à 25°, aucun aménagement particulier n'est à prévoir en dehors de ceux conseillés par le guide technique routier pour la réalisation de remblais. Dans le cas où le produit de l'invention est mis en oeuvre de manière à ce que les talus du casier aient une pente supérieure à 25°, alors il peut être envisagé, pour assurer le maintien et la stabilité, de réaliser les talus selon un profil emboîté, soit en marches d'escalier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement des exemples ci-après, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1A et 1B représentent schématiquement en coupe une couverture classique argileuse semi-perméable ; - les figures 2A et 2B représentent schématiquement en coupe une couverture incluant une couche du produit selon l'invention ; - la figure 3 représente schématiquement en coupe un casier d'ISDND avec ses talus périphériques ; - la figure 4 représente schématiquement en coupe un talus périphérique de composition classique ; et - la figure 5 représente schématiquement en coupe un talus périphérique incluant le produit selon l'invention. Exemple 1 : Mise en place du produit de l'invention en couverture finale La couverture finale est mise en place dès la fin de l'exploitation d'un casier d'ISDND. Les figures 1A, 1B, 2A et 2B montrent un massif 1 de déchets, recouvert d'une couche 2 de matériau argileux et d'une couche 3 de terre végétale. Aux figures 2A et 2B, la couverture inclut en outre, entre le massif 1 de déchets et la couche 2 de matériau argileux, une couche 4 du produit selon l'invention. La couche 2 de matériau argileux classiquement utilisée sur les couvertures semi-perméables recouvre la couche 4 du produit selon l'invention afin de garantir les propriétés minimales des couvertures finales d'ISDND : perméabilité et confinement des déchets. La couche 3 de terre végétale assure la revégétalisation du site. Le produit selon l'invention est mis en oeuvre directement en contact superficiel avec les déchets. Le produit est un mélange de 70 % de mâchefers d'incinération d'ordures ménagères et de 30 % de boues de désencrage. Il est mis en oeuvre sur une épaisseur de 20 cm après compactage à 95 % de l'OPN. Comme représenté à la figure 1B, la couverture classique argileuse semi-perméable est sujette à des craquellements 6 lors de la formation de tassements différentiels 5 et ainsi favorise les émissions diffuses 7 de biogaz. A l'inverse, en cas de tassement 5 des déchets, la couche 4 de produit selon l'invention permet de suivre le relief du massif 1 de déchets en l'épousant, comme représenté à la figure 2B. En effet, du fait de ses caractéristiques de déformabilité, de maintien de l'humidité, et de cohésion, aucune fissuration n'est observée et les émissions de biogaz sont significativement réduites. Exemple 2 : Mise en place du produit de l'invention en talus périphérique La mise en oeuvre d'un talus périphérique se fait au 35 cours de l'exploitation du casier d'ISDND. La figure 3 représente schématiquement en coupe un casier d'ISDND incluant un massif 10 de déchets et un talus périphérique 11. La zone encerclée de la figure 3 est agrandie aux figures 4 et 5. En figure 4, le talus est constitué classiquement de matériau argileux 11. Dans ce type de réalisation, des 5 émissions 14 de biogaz sont mesurées. A l'inverse, à la figure 5, la couche 12 de produit de l'invention réduit la formation de fissures dans le talus et limite les émissions de biogaz dans l'atmosphère et donc les mauvaises odeurs. 10 Le produit de l'invention est un mélange de 80 % de mâchefers d'incinération d'ordures ménagères et de 20 % de boues de carrières. Il est mis en oeuvre sur une épaisseur de 30 à 50 cm compactée à 98 % de l'OPN directement en contact avec le 15 massif de déchets. La couche 12 de produit de l'invention est recouverte d'une couche 13 semi-perméable de matériau argileux. L'invention pourrait également être utilisée dans le 20 domaine de l'exploitation et du réaménagement des carrières, ainsi que dans celui de la réhabilitation de sites et sols pollués. REVENDICATIONS1. Produit pour couverture ou talus d'installation de stockage de déchets non dangereux, ce produit comprenant au moins 50% en poids sec de mâchefers d'incinération d'ordures ménagères, lesdits mâchefers présentant une granulométrie au plus égale à 50 mm ; ledit produit étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre entre 5 et 50% en poids sec d'au moins un premier matériau recyclé tel qu'une boue ou un compost, présentant une perméabilité au plus égale à 10-4 m/s, et en ce qu'il présente un indice de portance immédiate supérieur à 10 à l'optimum Proctor, une teneur en eau naturelle comprise entre 70 et 125% de la teneur en eau de l'optimum Proctor, et un angle de frottement interne au moins égal à 25°. 2. Produit selon la revendication 1, dans lequel le premier matériau recyclé est choisi parmi au moins l'une des catégories de matériaux suivantes : les boues, les résidus fibreux d'origine végétale et synthétique, les composts, les déchets issus de la démolition, de la rénovation, de bâtiments, ou de travaux publics, les résidus issus de procédés de pyrolyse ou de procédés catalytiques, les résidus de filtration, les résidus métallurgiques, sidérurgiques ou de la fonderie, les résidus de combustion ou d'incinération. 3. Produit selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier matériau recyclé est choisi parmi au moins l'un des matériaux suivants : les boues de lavage des matériaux de carrière, les boues de désencrage, les boues d'épuration des papeteries, les boues de station d'épuration des eaux usées, les boues de traitement d'eau potable, les enrobés bitumineux, les résidus fibreux d'origine végétale et synthétique, le compost de déchets verts, le compost de déchets verts et de boues, le compost d'ordures ménagères résiduelles, le compost de biodéchets, le compost de biodéchets et de déchets verts, le compost d'ordures ménagères résiduelles et de déchets verts, le compost de boues et de palettes, les cendres issues de la combustion du bois, de charbon, de céréales, de boue, de déchets ménagers ou assimilés, de déchets industriels, les déchets issus de la démolition, de la rénovation, de bâtiments, ou de travaux publics, les résidus issus de procédés de pyrolyse ou de procédés catalytiques, les résidus de filtration, les résidus métallurgiques, sidérurgiques ou de la fonderie, les résidus de combustion ou d'incinération. 4. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier matériau recyclé est choisi parmi les boues de lavage des matériaux de carrière, les boues de désencrage, les boues de traitement d'eau potable, et/ou les enrobés bitumineux. 5. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les mâchefers sont des mâchefers préalablement traités pour en éliminer les métaux ferreux et non-ferreux. 6. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les mâchefers sont des mâchefers d'incinération d'ordures ménagères à faible fraction lixiviable. 7. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant entre 50 et 95% en poids sec de 25 mâchefers. 8. Procédé d'utilisation du produit tel que décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 7, pour l'élaboration d'une couverture d'installation de stockage de déchets non dangereux, dans lequel on recouvre les 30 déchets (1) d'une couche (2) de matériaux argileux, semiargileux, ou équivalents, et éventuellement d'une couche (3) superficielle de terre végétale, ledit procédé étant caractérisé en ce que, avant de recouvrir les déchets (1) d'une couche (2) de matériaux argileux, semi-argileux, ou 35 équivalents, on recouvre les déchets (1) d'une couche (4) de produit, on compacte le produit déposé en couche à un taux de compactage d'au moins 85% par rapport à celui de l'optimum Proctor normal. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ladite couche (4) de produit compacté présente une hauteur comprise entre 5 et 100 cm, de préférence entre 15 et 50 cm. 10. Utilisation du produit tel que décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour l'élaboration de couverture temporaire ou finale, et semi-perméable ou imperméable, ou de talus interne ou périphérique, dans un casier ou une alvéole d'installation de stockage de déchets non dangereux.