Analyse éco-énergétique de la gazéification des ordures ménagères résiduelles (OMR)

Eco-Energetic Analysis of Residual Household Waste (RHW) gasification

• Auteur / Autrice : Jordy Rabetanetiarimanana
• Direction : Dominique Morau, Hery-Tiana Rakotondramiarana, Mamy Harimisa Radanielina
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique énergétique
• Date : Soutenance le 14/12/2023
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique et d'Ingénierie mathématique pour l'énergie et l'environnement (Saint-Denis, Réunion) - Physique et Ingénierie Mathématique pour l'Énergie- l'environnemeNt et le bâtimenT / PIMENT
• Jury : Président / Présidente : Michel Baudu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Baudu, Bienvenue Raheliarilalao, María González Martínez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bienvenue Raheliarilalao

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déchets -- Valorisation

Transition énergétique

La Réunion (France ; île)

Déchets -- Élimination

Mots clés libres

Gazéification

Ordures ménagères résiduelles (OMR)

Économie circulaire

Transition énergétique

Analyse environnementale

Milieu insulaire

Gasification

Residual Household Waste (RHW)

Circular economy

Energy transition

Environmental analysis

Island environment

Résumé

La production mondiale de déchets atteindra plus de 2,6 milliards de tonnes par an en 2025. Cependant, le moyen de traitement les plus utilisés tels que l'enfouissement, l'incinération génèrent des impacts environnementaux importants dans l'atmosphère. Pour la Réunion, l'absence d'une vraie filière de valorisation des déchets et la contrainte spatiale l'obligent à mettre en place une filière de valorisation plus efficace du point de vue énergétique et environnemental. Parmi les solutions, la gazéification offre de nombreuses alternatives aussi bien sur la production d'énergie que sur la production de co-produits. A l'échelle internationale, la technologie de pyro-gazéification des déchets solides connaît un intérêt commun grandissant avec des travaux notamment sur le développement des conditionnements des intrants et l'optimisation de la qualité des gaz en sortie. A l'échelle nationale, l'utilisation des ordures ménagères résiduelles (OMR) pour la production d'énergie est en cours de tests mais des verrous scientifiques subsistent. A l'échelle territoriale, l'utilisation des OMR à des fins énergétiques a encore été peu étudiée, alors que le défi principal pour les OMR dans le cas de la Réunion consiste à réduire l'enfouissement et à valoriser les déchets de manière significative « zéro déchet » en 2030. L'objectif principal de l'étude est de favoriser la nouvelle orientation politique vers l'économie circulaire qui vise à réduire de 88% la production de déchets avant 2030. En effet, le présent travail vise la réduction de la quantité des OMR (récupération et traitement des OMR, conditionnement des intrants, développement et optimisation de la thermo-conversion des OMR par pyro-gazéification) et la valorisation des matrices carbonées sous forme énergie et matière (production de SYNGAZ, production de biochars et cendres valorisables). Pour atteindre les objectifs précédemment cités, une méthodologie de recherche en trois étapes est adoptée : a) Identification, étude de caractérisation et thermo-conversion des OMR, modélisation et expérimentation de la gazéification à échelle pilote de laboratoire, b) Etude de valorisation des co-produits à valeur ajoutée issus de la gazéification des OMR et applications potentielles dans une perspective d'économie circulaire, c) Proposition de modèle optimisé d'intégration de la gazéification des OMR dans la planification énergétique. Les résultats attendus sont les suivants : les aspects physico-chimiques des OMR, les potentiels énergétiques des OMR, les potentiels des co-produits dans le domaine énergétique, chimique, électrique et génie civil et un modèle de planification énergétique intégrant la gestion des déchets.

Global waste production will reach more than 2.6 billion tonnes per year by 2025. However, the most widely used processes such as landfilling and incineration generate significant environmental impacts in the atmosphere. For Reunion Island, the absence of a real waste recovery process and the spatial constraint oblige it to set up more energy and environmentally efficient waste recovery process. Among the solutions, gasification offers many alternatives for both energy production and the production of co-products. On an international scale, solid waste pyro-gasification technology is of growing common interest, with work in particular on developing input packaging and optimising the quality of output gases. At the national level, the use of residual household waste (RHW) for energy production is being tested but scientific barriers remain. At the territorial level, the use of RHW for energy purposes has not yet been studied much, whereas the main challenge for RHW in the case of Reunion Island is to reduce landfill and to achieve significant "zero waste" by 2030. The main objective of the study is to support the new policy orientation towards the circular economy which aims to reduce waste generation by 88% by 2030. Indeed, the present work aims at reducing the quantity of RHW (recovery and treatment of RHW, conditioning of inputs, development and optimization of RHW, thermo-conversion by pyro-gasification) and at recovering carbon matrices in energy and material form (production of SYNGAZ, production of biochar and recoverable ashes). To achieve the above-mentioned objectives, a three-step research methodology is adopted: a) Identification, characterization study and thermo-conversion of RHW, modelling and experimentation of gasification on a laboratory scale, b) Study of the valorization of value-added co-products from RHW gasification and potential applications in a circular economy perspective, c) Proposal of an optimized model for the integration of RHW gasification in energy planning. The expected results are Physico-chemical aspects of RHW, energy potentials of RHW, potentials of co-products in energy, chemical, electrical and civil engineering and a model for energy planning integrating waste management.