Évaluation sur site de différentes méthodes de mesure des émissions gazeuses d'une installation de compostage (2008)

Gaseous emissions are one of the main causes for environmental impacts of composting. Real scale measurement methods for these emissions remain under development, regarding diffuse sources like windrows or turning and sieving operations. The aim of the work here was to contribute to the development of these methods, by testing on site and comparatively four of them: static chamber, flux chamber, wind tunnel and reverse modelling. The gases studied were mainly carbon dioxide (CO2), methane (CH4), nitrous oxide (N2O) and ammonia (NH3). Reverse modelling only dealt with ammonia. Infrared thermography was also tested, in order to identify emission areas according to their intensity. Gases concentrations inside the compost were systematically measured. The compost was analysed before and after emissions measurements in order to assess the quantity of carbon lost by biodegradation during this time. Two composting processes were studied in this way, one in passively aerated windrows on pre-treated municipal solid waste, the other one by forced aeration on sewage sludge mixed with wood chips. The two plants appeared to be very different, both on gaseous emissions and on the conditions of measurement. The compost permeability and the wind are probably the main factors explaining these differences. Apart from some practical difficulties encountered, the experimentations provided a number of emissions factors. They showed how different the results could be between different methods or, for a given method, according to its operating conditions. For direct methods, the modification of the pressure just above the compost induced by the air sampling device seems to be crucial for the representativeness of the measure, even for a very light disturbance (on the order of 0.1 Pa). But further investigations are needed to better understand the differences obtained between methods. The measure of ammonia emissions requires particular care, because of the solubility in water and of the volatilization mechanisms of this gas, that was not taken here. For this gas however, reverse modelling of emissions, based on the monitoring of ambient concentrations in the vicinity of the plant by an differential optical absorption spectrometry, turns out to be a promising method, even if a second experiment would allow to better assess its possibilities. / Les émissions gazeuses sont une des principales causes des impacts environnementaux du compostage. Les méthodes de mesure en vraie grandeur de ces émissions restent en développement, s'agissant des sources diffuses comme la surface des andains ou lors des opérations de retournement ou de criblage. Le projet présenté ici visait à contribuer au progrès de ces méthodes, en testant comparativement sur site quatre d'entre elles : la chambre à accumulation, la chambre à flux, le tunnel ventilé et une méthode indirecte, la modélisation inverse. Les gaz étudiés ont été principalement le dioxyde de carbone, le méthane, le protoxyde d'azote et l'ammoniac. La modélisation inverse n'a porté que sur l'ammoniac. La thermographie infrarouge a été testée également afin de visualiser les zones d'émissions gazeuses en fonction de leur intensité. En parallèle, des sondages ont été réalisés pour mesurer les concentrations gazeuses au sein des andains, et un bilan matière a été effectué pour déterminer la perte de carbone liée à la biodégradation au cours de la période d'essai. Deux sites ont ainsi été étudiés, l'un de compostage d'ordures ménagères prétraitées en andains avec aération passive, l'autre de compostage de boues et broyats de bois en casiers sous aération forcée. Les deux sites se sont révélés très différents, aussi bien quant à la nature des gaz émis qu'en termes de conditions de mesure. En particulier, la perméabilité du produit et le vent apparaissent comme les principaux facteurs déterminants pour les émissions et pour la qualité des mesures. Au-delà des quelques difficultés de mise en �uvre rencontrées, les deux campagnes ont fourni un nombre important de données d'émissions. Elles ont montré l'étendue des écarts de mesure existant entre méthodes ou, pour une même méthode, en fonction de ses paramètres de fonctionnement. Pour les méthodes par prélèvement, la perturbation des conditions de pression au voisinage de la source par l'équipement de prélèvement s'avère jouer beaucoup sur la représentativité de la mesure, y compris pour des différences de pression extrêmement faibles (de l'ordre de 0,1 Pa). Des investigations complémentaires seront cependant nécessaires pour mieux comprendre les écarts constatés entre méthodes. La mesure des émissions d'ammoniac, du fait de la solubilité de ce gaz dans l'eau et de ses mécanismes de volatilisation, demande des précautions particulières de prélèvement et d'analyse, qui n'avaient pas été prises ici. Pour ce gaz, en revanche, le suivi des concentrations ambiantes à distance de l'installation avec un faisceau optique (DOAS), associé à une modélisation inverse des flux émis (RDM) tenant compte des conditions de vent, apparaît comme une méthode prometteuse, même si la réalisation d'un second essai devrait permettre de mieux en apprécier les potentialités.