Étude expérimentale en laboratoire de la valorisation énergétique des mégots

La mission évalue en conditions de laboratoire le potentiel de valorisation énergétique des mégots selon trois voies : incinération simulée en unité d’incinération d’ordures ménagères (UIOM), incorporation dans un combustible solide de récupération (CSR) valorisé en chaufferie relevant de la rubrique 2971, et utilisation en cimenterie. Les essais servent à comparer les scénarios et à éclairer les choix de traitement ; ils ne démontrent pas à eux seuls la conformité réglementaire d’une installation réelle.

La mission comprend le cadrage et la définition d’un plan qualité et traçabilité, l’élaboration de protocoles soumis à validation d’ALCOME avant les essais, la campagne expérimentale, puis la consolidation et la restitution des résultats. Une restitution intermédiaire est prévue avant fin janvier 2027. Sont attendus des rapports par voie, un rapport final, une synthèse de 1 à 2 pages maximum, un fichier de données au format XLSX ou CSV et des supports de présentation. Les rapports présentent les données brutes et intermédiaires, les résultats de chaque réplicat, y compris ceux écartés de l’analyse comparative, les calculs, incertitudes, limites et justifications des données non obtenues.

Échantillons et caractérisations

ALCOME fournit le lot initial de mégots, avec provenance et origine documentées. Le titulaire estime les quantités nécessaires, organise la réception, l’identification, le stockage, l’échantillonnage et la traçabilité du lot jusqu’aux sous-échantillons, essais, analyses et résidus. Il définit et justifie la préparation des échantillons — réduction, division, broyage, homogénéisation ou séchage éventuel — sans altérer les paramètres recherchés. Les résultats précisent notamment l’état du matériau, la base matière brute ou matière sèche, l’humidité, les méthodes, les limites de quantification ou de détection, les incertitudes et le nombre de déterminations.

Les caractérisations portent notamment sur l’humidité, le pouvoir calorifique inférieur (PCI) brut et sec, la granulométrie, la masse volumique apparente, la morphologie, les cendres, la composition élémentaire C-H-N-O, les halogènes et éléments traces, ainsi que les marqueurs ALCOME. Pour le candidat CSR, le PCI brut est comparé au seuil de 12 000 kJ/kg ; la somme Br + Cl + F + I au seuil de 20 000 mg/kg de matière sèche ; le mercure au seuil de 3 mg/kg de matière sèche. Les paramètres et méthodes sont documentés selon les matrices, avec les références normatives prévues ou, lorsqu’elles ne sont pas imposées, une méthode proposée et justifiée.

Scénarios d’essais

• UIOM : au minimum quatre conditions : témoin sans mégot, environ 0,1 % et 5 % de mégots en masse brute dans une matrice représentative des ordures ménagères résiduelles construite à partir de MODECOM 2024, et 100 % de mégots. Le protocole justifie la mesurabilité, l’homogénéisation et la reproductibilité, notamment à 0,1 %.
• CSR : préparation, caractérisation et essais d’un candidat à 100 % de mégots pour les deux voies, même s’il ne respecte pas les critères réglementaires du CSR. Un scénario de CSR « dilué » est optionnel : sa réalisation et son taux sont décidés par ALCOME après examen des résultats du scénario à 100 %. Pour ce scénario, le titulaire fournit et documente les déchets compatibles CSR autres que les mégots.
• Conditions thermiques : pour l’UIOM, le titulaire documente la capacité du banc à se rapprocher d’au moins 850 °C dans la zone pertinente et d’un temps de séjour visé de 2 secondes, ou justifie les écarts. Pour la chaufferie, la référence est 850 °C / 2 secondes. Les températures, l’O₂, l’alimentation, les débits de fumées, les durées, l’énergie auxiliaire et les résidus sont documentés par essai. La normalisation des fumées utilise une teneur de référence en O₂ de 11 % pour l’UIOM et la chaufferie, et de 10 % pour la cimenterie ; ces valeurs sont des références de calcul, non des consignes de fonctionnement du banc.
• Cimenterie : essais sans farine crue, aux conditions thermiques du point d’introduction retenu (précalcinateur ou brûleur principal). Les apports potentiels au clinker sont estimés par calcul, pour plusieurs taux de substitution thermique, selon des hypothèses et sources soumises à validation d’ALCOME.

Les fumées sont caractérisées notamment pour l’O₂, la vapeur d’eau, le débit, les poussières, le CO, les COVT, HCl, HF, SO₂, NOx, le mercure, les métaux, les PCDD/F et, selon les voies et conditions indiquées dans la feuille de route, les PCB de type dioxine, le benzo[a]pyrène et le N₂O. Les résultats comprennent concentrations, flux massiques et facteurs d’émission rapportés à la masse de charge. Les fractions solides produites sont récupérées séparément, pesées, identifiées et analysées ; les analyses comprennent notamment les éléments traces et marqueurs suivis, avec des mesures spécifiques pour les résidus de fond, cendres volantes, poussières ou effluents éventuels. En cimenterie, cendres et poussières servent aussi au calcul des apports au clinker.

Qualité et interprétation

Le protocole distingue sous-échantillonnage indépendant, répétabilité de préparation, réplicats thermiques et répétabilité analytique ; aucune comparaison inter-lots n’est attendue, l’étude reposant sur un seul lot initial. Un témoin de matrice à 0 % de mégot est obligatoire pour interpréter les scénarios UIOM à 0,1 % et 5 %. Les blancs de procédé, de prélèvement et analytiques sont prévus selon les risques de contamination et les méthodes ; un témoin CSR sans mégots est documenté si le scénario de dilution est testé. Les critères de validité et de répétabilité sont proposés, chiffrés lorsque possible et soumis à ALCOME. Les essais écartés et les écarts au protocole restent documentés. Les bilans entrée-sortie sont établis séparément par voie, notamment pour les halogènes, le soufre, l’azote, les métaux, les cendres et les marqueurs suivis.