Valorisation et disposition des boues de Ville Saguenay - UQAC – Université du ... · 2013. 8....
27
Biosolides municipaux: Quelle est la meilleure option pour le climat? Claude Villeneuve et Pierre Luc Dessureault Chaire en Éco-Conseil Département des sciences fondamentales Université du Québec à Chicoutimi Conférence canadienne sur les biosolides Québec le 26 septembre 2011 1
Transcript of Valorisation et disposition des boues de Ville Saguenay - UQAC – Université du ... · 2013. 8....
-
Biosolides municipaux: Quelle est la meilleure option pour le climat?
Claude Villeneuve et Pierre Luc Dessureault Chaire en Éco-Conseil
Département des sciences fondamentales Université du Québec à Chicoutimi
Conférence canadienne sur les biosolides Québec le 26 septembre 2011
1
-
La gestion des boues au Québec
• 910 000 tonnes de boues municipales générées chaque année (MDDEP, 2007)
• 27% sont valorisées en matière fertilisante • L’objectif de valorisation: 60% pour 2015 • Bannissement de l’élimination prévu en 2020
2
-
À ville de Saguenay
• La valorisation a débuté en 1991 • 100% de valorisation (65% directe, 35%
compostage) • Les biosolides proviennent à 75% d’effluents
résidentiels et 25% rejets ICI • 22 600 tonnes valorisées annuellement • Coûts évités d'environ 1,2 million$ versus
enfouissement
-
4
-
Inexorablement plus!
Source http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/
-
ÉVOLUTION RÉCENTE DU MÉTHANE
Source: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/iadv/ 6
-
ÉVOLUTION RÉCENTE DU N2O
Source: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/iadv/
-
UN PORTRAIT DES SOURCES? (SOURCE: GIEC, GT3, 2007)
-
LA GESTION DES BOUES
• Cinq alternatives: – Enfouissement – Compostage – Méthanisation – Incinération – Valorisation agricole
• La question de recherche: Quelle alternative ou quelle combinaison d’alternatives est-elle préférable pour limiter les émissions de GES?
-
Enjeux GES • Émissions de CO2
– Carburants transports, traitement et épandage – Co-carburants pour l’incinération – Substitution de carburants pour la méthanisation – Séquestration de carbone dans les sols
• Émissions de méthane – Stockage anaérobie – Combustion incomplète
• Émissions de protoxyde d’azote – Stockage – Incinération à faible température – Substitution des engrais azotés pour la valorisation agricole
-
OBJECTIF DE L’ÉTUDE
• Évaluation des émissions de GES évitées par la valorisation de biosolides comme fertilisant agricole chez les producteurs agricoles à proximité de la Ville de Saguenay
• Données primaires documentées sur 20 ans
-
APPROCHE cycle de vie (gate to grave)
• À partir de l’usine d’épuration: • Calcul des émissions liées
– Au conditionnement – Au stockage – Au transport – Au traitement – Aux fuites – À la séquestration – Au remplacement d’engrais chimiques
12
-
MÉTHODOLOGIE • La méthodologie utilisée provient du guide de bonne pratique du GIEC
(IPCC 2006) sur la gestion des déchets liquides et l’outil utilisé est le modèle Excel BEAM du CCME développé par la firme SYLVIS.
13
-
Hypothèses
• Pour connaître le scénario de moindre impact, cinq hypothèses ont été modélisées afin de comparer avec le scénario actuel
• Hypothèse 1: 100% d’épandage agricole • Hypothèse 2: 100% de compostage • Hypothèse 3: 100% enfouissement • Hypothèse 4: 100% incinération à 780°C • Hypothèse 5: ajout d’un traitement de méthanisation au
scénario actuel (provenant d’information de l’unité de Gatineau).
-
PRÉMISSES DE TRAVAIL
• On suppose que: 1. les sites de disposition et de valorisation (enfouissement,
incinération, méthanisation) seront à la même distance que le site de compostage.
2. l’usine de traitement des eaux ne sera pas modifiée pour la disposition des boues vers un autre traitement que le compostage et la valorisation agricole. C’est-à-dire que tous les processus avant le chargement des boues sont équivalents.
3. la quantité de boues est celle de l’année de référence 2010, soit 22 600 m3 par an.
4. la caractéristique des boues est similaire à celle de 2010.
-
Type D’ÉMISSIONS (IPCC 2006)
• CO2 biogénique (non traité) • CO2 fossile
– Combustion de carburants • CH4 = 21 X CO2 éq. (IPCC 1995) • N2O = 310 X CO2 éq (IPCC 1995) • Inventaire = scope 1+2 • Empreinte carbonique = Scope 1+2+3
– Scope 1- Émissions directes du procédé – Scope 2- Émissions indirectes liées à l’énergie – Scope 3- Émissions indirectes autres
-
COMPOSITION DES BOUES
PÉRIODE Référence 2010 COMPOSTAGE
VALORISATION AGRICOLE
VALORISATION AGRICOLE
VALORISATION AGRICOLE ET COMPOSTAGE
PHOSPHORE TOTAL 2,1% 1,7% 1,8% 1,6% AZOTE TOTAL 4,7% 5,4% 3,0% 3,8% pH 6,63 7,08 6,6 6,32 MATIÈRES VOLATILES TOTALES 75% 69% 68% 62% SOLIDES TOTAUX 12% 14% 18% 17% % HUMIDITÉ 87% 86% 82% 83% RAPPORT C/N 7,98 6,39 11,33 8,16 CARBONE ORGANIQUE TOTAL 37,5% 34,5% 34,0% 31,0%
-
RÉSULTATS DE L’ANALYSE
-
SCÉNARIO ACTUEL Valorisation
agricole (65%) Tonne de CO2 éq
Compostage (35%) Tonne de CO2 éq
1-Émissions directes du procédé Transport 80 Transport 41
Machinerie 31 Machinerie 88 Émission de CH4 67 Émission de CH4 221 Émission de N2O 47 Émission de N2O 360
Séquestration -599 Séquestration -287 2- Émissions indirectes liées à l’énergie
Utilisation d’électricité 0
Utilisation de l’électricité 5
3- Émissions indirectes autres Remplacement de N -393 Remplacement de N -193 Remplacement de P -81 Remplacement de P -42
Inventaire (1 + 2) 54 Empreinte carbonique (1 + 2 + 3)
-655
-
Comparaison des émissions annuelles de la gestion des biosolides de Saguenay pour tous les
scénarios
Scénario actuel Scénario actuel + Méthanisation Valorisation
agricole 100% Compostage 100% Enfouissement
100% Incinération 100%
Inventaire 54 127 -635 1 409 9 532 12 562 Empreinte carbonique -655 -3863 -1 364 719 9 532 12 559
-4 000
-2 000
0
2 000
4 000
6 000
8 000
10 000
12 000
14 000
éq. C
O2
(ton
ne)
-
SI 100% D’ENFOUISSEMENT Enfouissement (100%) T CO2 éq.
Transport 121
Utilisation de diesel 197
Émission de CH4 8 997
Émission de N2O 1 083
Séquestration -866
Total (scope 1+ 2) 9 532
Total (scope 1+2+3) 9 532
Les émissions proviennent majoritairement du CH4
1. CH4 libéré trois premières années suivant la mise en décharge (les cellules sont fermées aux 2,5 ans)
2. CH4 libéré après trois ans (25% ne sont pas captées)
3. Émissions fugitives de CH4 brûlées
75% captés 100% captés
Émissions de CH4 (t CO2 éq) 8 997 8 328
-
SCÉNARIO 3: L’INCINÉRATION • L’incinération nécessite des modifications dans le traitement des
eaux usées. Ainsi, les émissions augmenteraient légèrement à l’usine, parce qu’elle utiliserait plus d’électricité.
• Les boues de Ville Saguenay contiennent 85% d’eau (Ville Saguenay, 2011) et il faudrait atteindre un maximum de 70% d’eau (SYLVIS, 2009). La température d’incinération est d’environ 760 °C dans les incinérateurs connus (SYLVIS, 2009).
• Pour réduire le plus possible les émissions de N2O, il faudrait une température supérieure à 880°C (Suzuki and al. 2003). On doit donc consommer plus de gaz naturel.
• On a utilisé les paramètres des boues de Ville de Saguenay, mais telles quelles, elles ne peuvent pas brûler.
-
SI 100% D’INCINÉRATION Incinérateur (100%) T CO2 éq
Transport 121
Utilisation de carburant 1 919
Utilisation d’électricité 7
Émission de CH4 4
Émission de N2O 10 511
Remplacement de ciment -4
Biomasse combustion (biogénique)
4 848
Total (scope 1+ 2) 12 562
Total (scope 1+2+3) 12 559
Les émissions proviennent majoritairement du N2O émis durant la combustion
1. N2O émis lors de l'incinération (+) 2. Ajustement des émissions de N2O pour la
teneur en eau des boues (-)
Incinérateur (100%)
↑ à 850°C au lieu de 775°C
↑ à 100% d’utilisation de chaleur au lieu de 75%
Utilisation de carburant
1 132
Émission de N2O 2 930
-
La méthanisation
• Avantages au niveau des GES – Aucune émission fugitive lors de la décomposition. – Utilisation des biogaz pour des fins internes et externes à l’entreprise. – Utilisation des effluents pour la valorisation agricole.
22600 m3 de boue : -3863 tonnes CO2éq. Production de chaleur avec le biogaz pour autres fins que le digesteur en substitution de gaz naturel.
-
Extrapolation au Québec
• Selon les scénarios, l’élimination de l’enfouissement et de l’incinération sans gains énergétiques pourrait représenter un gain annuel de 470 à 520 kT CO2éq par rapport à la situation actuelle (inventaire)
• Difficultés – Acceptabilité sociale – Terres en surplus agronomique de fertilisation – Distances – Incinérateurs déjà existants
-
CONCLUSION
• Le mode actuel de gestion des boues à Ville Saguenay est une source très faible d’émissions de GES (inventaire).
• Le potentiel de réduction d’émissions résultant de l’adoption d’une règle de bannissement de l’élimination des biosolides pour 2020 est considérable, mais l’atteinte de cet objectif exigera beaucoup plus de valorisation agricole avant ou après méthanisation.
-
Remerciements
• Les auteurs remercient la Ville de Saguenay et le Ministère du Développement Durable, de l’Environnement et des Parcs du Québec pour leur support dans cette étude.
• Pour plus de détails: Villeneuve, C. et Dessureault, P.L. (2011) Biosolides municipaux quelle est la meilleure option pour le climat? Vecteur environnement, septembre 2011, p.8-12 (available in English : http://synapse.uqac.ca)
http://synapse.uqac.ca�
Biosolides municipaux:�Quelle est la meilleure option pour le climat?La gestion des boues au QuébecÀ ville de SaguenayDiapositive numéro 4Inexorablement plus!ÉVOLUTION RÉCENTE DU MÉTHANEÉVOLUTION RÉCENTE DU N2OUn portrait des sources?� (Source: GIEC, GT3, 2007)LA GESTION DES BOUESEnjeux GESOBJECTIF DE L’ÉTUDEAPPROCHE cycle de vie (gate to grave)MÉTHODOLOGIEHypothèsesPRÉMISSES DE TRAVAILType D’ÉMISSIONS�(IPCC 2006)COMPOSITION DES BOUESRÉSULTATS DE L’ANALYSESCÉNARIO ACTUELComparaison des émissions annuelles de la gestion des biosolides de Saguenay pour tous les scénariosSI 100% D’ENFOUISSEMENTSCÉNARIO 3: L’INCINÉRATION SI 100% D’INCINÉRATIONLa méthanisationExtrapolation au QuébecCONCLUSIONRemerciements
