UMR CNRS 6144
Génie des Procédés Environnement et Agroalimentaire
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GEnie des Procédés
Environnement - Agroalimentaire
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Caractérisation et traitement des émissions de fumées issues de l’incinération de déchets contenant des nanomatériaux

Caractérisation  et traitement des émissions de...
Chercheur(s)
Axe(s) de recherche en lien

Introduction/contexte

Aujourd’hui, les produits nano-structurés en fin de vie aboutissent incidemment dans les filières déchets conventionnelles (dont l’incinération non spécialisée), sans bénéficier de traitement particulier, que ce soit au niveau des procédés de traitement ou de la gestion des effluents. La montée en volume des produits nanostructurés dans les produits de consommation courante peut potentiellement conduire à l’émergence d’un risque, notamment du fait des incertitudes qui demeurent quant aux conséquences sanitaires et environnementales qui peuvent découler de l’exposition aux nano-objets (AFSSET, 2008 ; ANSES, 2014).

Quelques travaux de la littérature montrent la présence dans les fumées en sortie de chambre primaire, des nanoparticules originelles, seules, ou sous forme d’agrégats, lors de l’incinération de nano-déchets dans les filières classiques d’incinération. La problématique de l’incinération des nano-déchets est donc susceptible de constituer un enjeu majeur de santé publique.

Le GEPEA (via ARMINES), le Groupe Séché Environnement (via sa filiale TREDI) et l’INERIS se sont constitués en consortium dans le cadre du projet ADEME CORTEA NANOFlueGas (2011-2014) portant sur la caractérisation et la réduction des émissions particulaires issues de l’incinération de 3 déchets contenant des nanomatériaux manufacturés (nanodéchets) et en particulier à l’évaluation du procédé d’épuration des fumées par filtre à manches. La collaboration se poursuit dans le cadre du projet ADEME CORTEA Nano-Wet (2016-2019) afin de mettre à profit le retour d’expérience du précédent projet, pour contribuer à la caractérisation des émissions en nanoparticules et à l’évaluation du procédé d’épuration des fumées par lavage humide, lors du traitement de nanodéchets, seuls ou en mélange avec des Déchets Dangereux halogénés et soufrés, par incinération spécialisée « haute température ».

Objectif du projet

Les objectifs de ces travaux sont :

- Identification et caractérisation de gisements de nano-déchets (polymère, peinture, poudre noir de carbone…)

- Compréhension des mécanismes d’émission de particules nanométriques par l’incinération de nano-déchets

- Caractérisation de l’efficacité du traitement des fumées d’incinération de nano-déchets

   ‒ par filtre à manche en conditions de laboratoires réalistes en termes de température et d’humidité (150°C – 3%HR - NanoFlueGas)

    ‒ par lavage humide : confrontation efficacité laboratoire / échelle 1 (Nano-Wet)

- Compréhension des mécanismes de collecte des particules – Influence des conditions opératoires (vitesse filtration, température, humidité…)

Resultats

Le projet NANOFlueGas financé dans le cadre du CORTEA 2010, et portant sur la caractérisation et la réduction des émissions particulaires issues de l’incinération de 3 déchets contenant des nanomatériaux manufacturés (nanodéchets), a permis de mettre en évidence la présence de nanoparticules dans la chambre d’incinération à 850°C. L’élimination de particules représentatives des émissions incinération a montré l’efficacité des manches filtrantes vis-à-vis des nanoparticules pour des conditions contrôlées de fonctionnement sur un pilote de laboratoire.

L’étude NANOFlueGas est complétée par deux thèses : la thèse de G. Ounoughene portant sur l’étude des émissions liées à l’incinération de matériaux nanostructurés et l’incidence éventuelle sur les procédés industriels (cofinancement Ademe-LNE-INERIS, co-dirigée par Mines Alès et Mines Nantes) ; et la thèse en cours de Rachid Boudhan portant sur l’influence des conditions opératoires sur la filtration de nanoparticules issues de l’incinération de nanodéchets (co-tutelle Mines Nantes – Univ. de Rabbat).

Les objectifs scientifiques du projet Nano-Wet sont :

- Caractériser les émissions de nano-objets dans les effluents issus de l’incinération « haute température » (1100°C) de déchets contenant des nanomatériaux manufacturés en mélange avec des déchets halogénés et/ou soufrés ;

- Collecter des données émissions de particules en conditions réelles d’exploitation sur site industriel à l’échelle 1 ;

- Evaluer l’efficacité des tours de lavage des gaz vis-à-vis des aérosols submicrométriques et nanométriques en identifiant les interactions particules-gaz acides.

 

Applications possibles

L’ensemble de l’étude a pour but de dégager des préconisations pour le traitement par incinération des nanodéchets afin de minimiser les risques associés.

 

Projets