Multi-scale approach of the biomechanical behaviour of non-hazardous waste
Approche multi-échelle du comportement bio-mécanique d'un déchet non dangereux
Résumé
This research addresses the biomechanical evolution of municipal solid waste subject to different pretreatment and operational conditions at different scales. After an introduction to the major stakes and figures related to waste management, waste landfilling and its evolution (Chapter I), the characterization of the waste medium is addressed (Chapter II). This triphasic unsaturated medium requires a dedicated scientific approach as well as specific investigation experiments. Several past investigations have demonstrated the need for specific coupled studies of waste. To do so, it seems also essential to adapt measurement methods (moisture, density...) to the waste medium (Chapter III). Hence, measurement techniques have been studied in detail and validated for their use in this medium at scales ranging from the laboratory to the site. An experimental platform consisting of four pilot cells at a semi-industrial scale, designed with Veolia Environnement Recherche & Innovation, has been used at LTHE to investigate waste biomechanics at a sufficient scale and under site-near conditions (compression, temperature, moisture...) (Chapter IV). The results enable to characterize biodegradation in terms of daily monitoring as well as final budgets, but also to identify the major drivers of biodegradation depending on the pre-treatment and operational conditions. Finally, these results and other laboratory- and site-scale results have been used to demonstrate the biomechanical coupling and to propose a model for waste settlement (Chapter V).
Cette thèse porte sur une étude de l'évolution bio-mécanique de déchets non dangereux selon différentes conditions de prétraitement et d'opération à différentes échelles. Après une introduction aux enjeux et aux données majeures concernant la gestion des déchets, leur stockage et les évolutions en cours (Chapitre I), la caractérisation du milieu déchet est abordée (Chapitre II). Ce milieu, triphasique et donc généralement non saturé en eau, nécessite une étude et des moyens d'investigation particuliers. De nombreuses études antérieures ont démontré la nécessité d'études couplées dédiées aux déchets. Pour ce faire, il est également nécessaire d'adapter un certain nombre de méthodes métrologiques aux déchets (Chapitre III). Ainsi, des méthodes de métrologie spécifique (humidité, masse volumique...) sont étudiées et validées pour leur application à ce milieu, de l'échelle du laboratoire jusqu'à celle du site. Une plateforme d'essai constituée de quatre pilotes semi-industriels conçus avec Veolia Environnement Recherche & Innovation a été utilisé au LTHE pour une étude bio-mécanique à une échelle suffisante et en conditions très proches de celles rencontrées sur site (compression, température, humidité...) (Chapitre IV). Les résultats obtenus permettent de caractériser la biodégradation en terme de suivis et de bilans, ainsi que d'en identifier les leviers principaux en fonction des conditions de prétraitement et d'opération. Enfin, une exploitation de ces résultats ainsi que d'autres résultats à l'échelle du laboratoire et du site ont permis de démontrer le couplage biomécanique et de proposer un modèle du tassement des déchets (Chapitre V).
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