Incinération de déchets avec récupération calorique

Les déchets concernés par les incinérateurs qui vont être décrits sont soit des liquides (produits en phase aqueuse ou mélanges de composés chimiques ne contenant pas, ou peu, d’eau), soit des boues pelletables (boues des stations d’épuration d’eaux urbaines), soit des ordures ménagères.

1. GÉNÉRALITÉS SUR LA COMBUSTION

De façon générale, la combustion d'un matériau suppose que celui-ci soit porté à température suffisamment élevée en présence d'air, pendant un temps suffisamment long. Nous allons préciser ces ordres de grandeur. Au cours du réchauffage d'un matériau combustible solide, liquide ou pâteux, on distingue trois phases qui peuvent être partiellement confondues : une phase d’évaporation de l'eau, une phase de vaporisation des matières organiques, enfin une phase de gazéification et de combustion avec l'oxygène de l'air du résidu carboné. Les matières organiques se volatilisent en général à partir de 200 °C, elles peuvent brûler à partir de 500 °C et, au-dessus de 650 °C, leur vitesse de combustion ne dépend plus que de la rapidité de mélange avec l'air comburant. La combustion du résidu carboné qui conduit au dioxyde de carbone fait intervenir quatre réactions chimiques différentes suivant le mode de contact de l’air et des particules combustibles : formation de CO à partir de carbone et d’oxygène, formation de CO₂ à partir de carbone et d’oxygène, formation de CO à partir de CO₂ et de carbone, et combustion du CO en phase gazeuse. Les deux premières réactions sont très rapides et ne dépendent que de la perfection du contact entre l'air et le carbone. La troisième réaction est contrôlée par la température au-dessous de 800 °C et ne dépend que du contact CO₂-carbone pour des températures suffisamment élevées de l’ordre de 1 000 °C.

Ces quelques ordres de grandeur indiquent les paramètres agissant sur la combustion :

1.1. La température

— Il faut atteindre une température suffisamment élevée pour permettre la vaporisation de l'eau, la volatilisation de la matière organique et la gazéification ou la combustion du carbone.

— Les produits gazeux résultant de la volatilisation et de la gazéification du carbone doivent également être portés à température suffisamment élevée pour pouvoir réagir rapidement avec l’oxygène de l’air.

On peut penser que la température minimum requise, dont la valeur est d’ailleurs influencée par les autres paramètres étudiés ultérieurement et la nature du déchet à incinérer, solide, liquide ou pâteux, est de l'ordre de 700 °C, du moins pour des déchets composés essentiellement de carbone et d’hydrogène. Cette température minimum requise peut cependant être beaucoup plus élevée, de l’ordre de 1 000 °C pour certains produits difficiles à décomposer.

1.2. Le temps de séjour à haute température

Comme on l’a vu précédemment, les réactions en phase gazeuse à haute température ne sont pas contrôlées par le temps.

La volatilisation des matières organiques, la gazéification et la combustion du carbone ne sont pas contrôlées par le temps à haute température ; encore faut-il que cette température soit atteinte. Notamment pour des matériaux solides épais, le temps nécessaire au réchauffage de l'ensemble du solide peut être très long. Par exemple, le plan médian d'une plaque d’épaisseur 2 L réchauffée par conduction et portée sur ses deux faces à la température T n’atteindra la température T/2 qu’après un temps 0,382 L²/a (« a » étant la diffusivité thermique du matériau). Ce temps est de l’ordre de 10 min pour une plaque de bois d’épaisseur 20 mm. En définitive, on retiendra donc que, selon le mode de division du matériau, le temps de séjour des solides à haute température a une importance capitale et croît très vite avec la dimension des solides.

1.3. Le contact air-« combustible »

Toutes les réactions chimiques intervenant dans la combustion sont contrôlées par ce contact. Pratiquement, la nécessité d’avoir un bon contact des réactants se traduit par la recherche d’une division poussée, lorsque cela est possible, du déchet à incinérer.

Il faut noter que les paramètres température, temps de séjour, contact combustible-comburant ne sont pas indépendants : on compense par exemple un temps de séjour faible par une température élevée et un fractionnement poussé, un mauvais contact combustible-air dû, par exemple, à la taille des solides par un temps de séjour accru...

2. INCINERATION DES LIQUIDES PAR COMBUSTION DIRECTE

2.1. Combustion

La destruction par voie thermique des liquides peut être réalisée dans différents types de fours :

— fours à lit fluidisé, — fours à combustion directe.

Le four à lit fluidisé est particulièrement adapté à la destruction des boues pelletables et sera donc décrit dans le chapitre suivant.

Le four à combustion directe (fig. 1) est conçu spécifiquement pour l'incinération des liquides ; il comporte essentiellement un brûleur et une chambre de combustion où les réactants sont entraînés par voie purement aérodynamique.

Le brûleur d’incinération doit, bien entendu, satisfaire aux conditions générales précédemment exposées : c’est-à-dire pulvérisation fine de liquide résiduaire et de l'éventuel combustible d'appoint, mélange intime du carburant et du comburant. La nature particulière des liquides à incinérer nous a cependant conduits à développer des brûleurs spéciaux permettant d’éviter que s'instaurent, du fait de la vaporisation de l'eau, des zones froides préjudiciables à une bonne combustion dans la région d'inflammation des produits combustibles. La flamme spéciale obtenue, de type « boule », avec recirculation interne des gaz de combustion chauds, outre la stabilisation de la combustion, permet l’établissement au niveau des parois du four d'une circulation de gaz peu chargés en cendres ; cet avantage est évident si l'on songe à la nature des composés minéraux, alcalins et alcalino-terreux, chlorés ou soufrés, souvent contenus dans les liquides à incinérer, et qui de surcroît sont généralement fondus à la température d'incinération. Ajoutons enfin que les recirculations aérodynamiques engendrées sont telles que les fumées quittant la chambre de combustion sont parfaitement homogènes en température, ce qui, dans une certaine mesure, facilite la récupération d’énergie.

2.2. Récupération d’énergie

L'incinération d’un liquide aqueux conduit à la vaporisation de grands volumes d'eau dans la chambre de combustion ; les quantités de chaleur mises en jeu sont importantes, d’ailleurs, d’autant plus élevées que la température de combustion est elle-même élevée. Mis à part les cas où la quantité de chaleur disponible par combustion de la fraction combustible de l'effluent est suffisante pour atteindre la température d’incinération requise, il est en général nécessaire de faire appel à un combustible d’appoint ; on peut, bien entendu, utiliser un combustible résiduaire, huile non régénérable, solvant pollué, mais il existe des circonstances où l’on ne peut avoir recours qu’à un combustible noble (gaz naturel, fuel...) dont il faut alors limiter la consommation.

Il existe donc deux possibilités de récupérer l’énergie : soit en la réinjectant sous forme d’air de combustion chaud dans l’incinérateur de façon à soulager le bilan thermique, soit en produisant de la vapeur utilisable au dehors du processus d’incinération.

Il y a lieu, là aussi, de tenir compte de la nature agressive des produits incinérés qui, malheureusement, limite souvent la quantité de chaleur récupérable : il faut, par exemple, éviter de refroidir trop les fumées en sortie de chaudière pour éviter les condensations acides, il faut parfois choisir une température d'incinération élevée pour favoriser la formation d'un produit non corrosif au détriment d'un produit corrosif, il faut tremper les gaz à relativement basse température à la sortie de la chambre de combustion pour éviter le dépôt de cendres liquides ou simplement collantes sur les surfaces d’échange. Néanmoins, des solutions existent : nous avons par exemple développé un type spécial d’échangeur à tubes d’air dont la surface extérieure est nettoyée par frappage et qui permet le réchauffage de l’air de combustion ; des chaudières spéciales pour gaz très poussiéreux et cendres colmatantes sont maintenant commercialisées.

Notons, pour conclure ce paragraphe, que de telles solutions sont coûteuses et en général réservées à des installations traitant des débits élevés de polluants.

3. INCINERATION DES BOUES EN LIT FLUIDISE

Les procédés qui permettent d’obtenir à partir des eaux usées urbaines, d'une part de l'eau épurée réinjectable dans le milieu naturel, d’autre part des boues plus ou moins concentrées, font l'objet de communications détaillées.

Ces boues peuvent être utilisées comme engrais, mais cette valorisation est limitée (problème des métaux lourds, des germes pathogènes, du transport, du séchage, des odeurs) et l'incinération apparaît comme le seul moyen permettant l’élimination sur place. Parmi les différentes techniques utilisables pour l'incinération des boues, le four à lit fluidisé offre les meilleures garanties contre les risques d’imbrûlés solides ou gazeux et permet la récupération optimale de l'énergie contenue dans les matières combustibles.

3.1. Fluidisation

On sait que la fluidisation consiste à mettre en suspension un solide pulvérulent dans un courant fluide ascendant. La figure 2 donne les différents aspects de cette suspension. Le solide reste inerte dans la colonne jusqu’au moment où la perte de charge du

gaz devient égale au poids de la colonne. À ce moment, on observe un certain gonflement des particules, 10 % environ, et la formation de bulles qui éclatent à la surface. En augmentant légèrement la vitesse du gaz, la colonne de particules prend l'aspect d’un liquide en ébullition. En augmentant encore cette vitesse, les particules sont entraînées dans le courant gazeux.

La vitesse de fluidisation est donc comprise entre deux limites :

• une limite inférieure au-dessous de laquelle le solide se dépose,
• une limite supérieure au-dessus de laquelle le solide est entraîné pneumatiquement.

Pour donner un exemple, ces deux limites sont pour une particule de silice de 1 mm de : 0,6 m/s et 6 m/s.

Cet état fluidisé est souvent utilisé en génie chimique, dans l'industrie minérale où il est fréquent de calciner des minéraux à haute température : 900 et 1000 °C. Le combustible éventuellement nécessaire, fuel ou gaz, est injecté dans le lit fluidisé même et brûle à l'intérieur de la couche de particules mises en suspension par l'air comburant.

3.2. Fonctionnement (figure 3)

Les boues contenant de 15 à 50 % de matières sèches ont la consistance d'un mastic plus ou moins plastique. C’est un produit difficile à brûler. Le lit fluidisé constitué de sable de rivière de 0,5 à 2 mm va être en quelque sorte dans un premier temps comme un

volant thermique qui permet de s'affranchir des fluctuations de l'alimentation en boues tant sur le plan du débit que de la composition.

Les boues sont amenées par une vis sans fin à la partie supérieure du réacteur et, à l'aide d'un émotteur, dispersées en mottes de 20 mm environ sur toute la surface du lit fluidisé. Ces mottes, par leur densité, plongent dans le lit de particules où leur température s'élève rapidement. Elles sont tout d’abord déshydratées, puis les matières organiques commencent à craquer et se gazéifient. La motte perd alors progressivement de sa consistance et se désagrège au contact du sable. Les matières volatiles libérées se dégagent du lit fluidisé et subissent une oxydation finale à la partie supérieure du réacteur où l'air secondaire est injecté. Les cendres minérales, dont la granulométrie est beaucoup plus fine que celle du lit fluidisé, sont entraînées par le courant gazeux hors du four. Les fumées traversent un ou plusieurs récupérateurs de chaleur permettant la production d’air de fluidisation chaud et/ou de vapeur d'eau utilisable dans d'autres sections de l'installation d'épuration d'eau. Il y a lieu de tenir compte de la forte teneur en cendres des fumées (50 à 100 g/Nm³) et de la nature des cendres parfois colmatantes en présence d’humidité. Après récupération thermique, les fumées sont dépoussiérées au moyen d'appareils classiques : cyclone, venturis, précipitateurs électrostatiques.

Le lit fluidisé agit en quelque sorte comme un piège qui maintient les fines particules de boues assez longtemps pour que toutes les matières organiques soient gazéifiées. Ceci explique l’intérêt du lit fluidisé et pourquoi, avec une température relativement basse, 800 à 850 °C à la partie supérieure du réacteur et un faible excès d’air, 20 % environ, la combustion des boues est complète, et seuls s’échappent du réacteur, du CO₂, de la vapeur d’eau et des cendres minérales.

Certains constructeurs estiment que le réacteur agit déjà comme un échangeur dans sa partie supérieure, les mottes humides descendant à contrecourant des fumées. C'est possible, mais cette fonction d’échange augmente le risque d’entraîner dans les fumées des imbrûlés malodorants. Pour pallier cet inconvénient, d'autres constructeurs préfèrent injecter les boues par une vis sans fin, directement au-dessous du niveau du lit fluidisé. Il est nécessaire alors de multiplier les injecteurs pour assurer une bonne répartition des boues. Ceci complique sensiblement l'installation. Nous pensons que l'injection de mottes de dimensions suffisantes à la partie supérieure résout simplement ce problème sans risque d'imbrûlés.

3.3. Bilan thermique — Intérêt de la déshydratation poussée des boues

À la différence des effluents liquides évoqués précédemment (en général difficilement concentrables), il est possible pour les boues urbaines, en jouant sur le type de matériel de filtration utilisé (filtre centrifuge, filtre presse...), de choisir préalablement à l’établissement de tout projet d'incinération, la teneur en matières sèches.

Nous allons donner quelques indications pour optimiser du point de vue énergétique un four à lit fluidisé. Cette optimisation suppose l'établissement du bilan thermique de l'incinération.

Le bilan thermique fait intervenir deux termes, d’une part : la chaleur disponible représentée par le pouvoir calorifique des déchets, d'autre part : la chaleur utilisée comportant la chaleur sensible des fumées, la vaporisation de l'eau, les réactions chimiques endothermiques et les pertes thermiques de l'installation.

En première approximation, la quantité de chaleur disponible représentée par le pouvoir calorifique des déchets est constante et indépendante des modes de déshydratation préalable des boues. Par contre, le second poste est variable et il dépend en particulier de la quantité d'eau à évaporer.

La température d’incinération devant être suffisamment élevée (supérieure à 800 °C) pour permettre la combustion et la destruction de toutes les matières organiques, on conçoit donc qu'il est possible de dégager trois domaines d’incinération en fonction de la teneur en matières sèches :

— 1er domaine : il est constitué par des boues peu déshydratées, contenant de 15 à 35 % de matières sèches, qui nécessitent un appoint de combustible et le réchauffage de l’air pour limiter cet appoint.

— 2e domaine : il est constitué par des boues contenant de 35 à 45 % de matières sèches dont l’incinération nécessite un simple réchauffage de l’air, par récupération thermique sur les fumées par exemple.

— 3e domaine : c’est celui des boues contenant plus de 45 % de matières sèches dont l’incinération ne nécessite ni air réchauffé, ni combustible d’appoint, mais au contraire demande un excès d’air pour éviter l’élévation exagérée de la température.

Pour montrer l’intérêt d’une déshydratation poussée des boues, nous allons comparer deux installations permettant l’incinération des mêmes quantités de matières sèches (500 kg/h), mais faisant intervenir des teneurs en matières sèches très différentes : 15 % et 45 %.

La première installation, 15 % de matières sèches, conduit à l’évaporation de 2 800 kg/h d’eau et, malgré un réchauffage de l’air à 500 °C, elle conduit à la consommation de 300 kg/h de fuel. La seconde installation, 45 % de matières sèches, ne nécessite ni réchauffage de l’air, ni appoint de combustible. Si l’on suppose un fonctionnement de 7 000 heures par an, ce sont donc plus de 2 000 tonnes/an de combustible que l’on peut économiser en choisissant une déshydratation poussée. Ajoutons que la solution 15 % fait intervenir un incinérateur de 4 m de diamètre alors que la solution 45 % fait intervenir un appareil de 2 m de diamètre ; les débits d’air de fluidisation sont dans le rapport des surfaces, donc également les dépenses d’énergie électrique utilisée pour la compression de l’air.

4. INCINÉRATION DES ORDURES MÉNAGÈRES PAR PYROLYSE À HAUTE TEMPÉRATURE

La pyrolyse est un traitement thermique consistant à chauffer un matériau à l’abri de l’air ; le procédé se caractérise par la décomposition des matières organiques qui conduit à la formation d’un gaz combustible et d’un résidu carboné.

4.1. Principe de fonctionnement (figure 4)

L’installation est composée de quatre sections principales : le gazéifieur dans lequel sont chargées les ordures ménagères qui, d’une part produisent un gaz combustible, d’autre part un résidu inerte ; une chambre de combustion des gaz de pyrolyse ; un ensemble de récupérateurs de chaleur pour la production d’air de combustion chaud et de vapeur d’eau commercialisable ; des dispositifs de dépoussiérage appropriés.

4.1.1. Gazéifieur

Il affecte la forme d’un cylindre vertical ; les ordures sont chargées à la partie supérieure ouverte sans triage ni prétraitement et s’écoulent par gravité dans l’appareil où elles rencontrent à contrecourant les gaz provenant de la pyrolyse et de la combustion du résidu carboné. Il est commode, pour expliquer le fonctionnement du gazéifieur, de le diviser en trois zones de haut en bas : séchage, pyrolyse, fusion.

— Séchage : la fonction de cette zone est d’éliminer l’eau contenue dans les déchets et de constituer un bouchon pour éviter les entrées d’air parasites.

— Pyrolyse : dans cette zone, les ordures desséchées rencontrent les gaz chauds provenant de la zone de fusion. Sous l’action de la chaleur, les ordures sont décomposées en un gaz combustible et un mélange de carbone résiduel et d’inertes.

— Fusion : la chaleur nécessaire à la pyrolyse est fournie par la combustion à haute température du résidu carboné au moyen d’air chaud injecté à la base de l’appareil ; la température résultant de cette combustion est très élevée, de l’ordre de 1 500 °C, et conduit à la fusion des matières incombustibles. Les matières inertes fondues sont coulées en continu dans un réservoir d’eau ; le choc thermique conduit à la formation de granulés stériles, de 0,5 à 5 mm de diamètre, d’aspect vitreux, noirs, et parfaitement propres.

4.2.1. Chambre de combustion des gaz de pyrolyse

Le gaz combustible, aspiré à la base de la zone de chargement et contenant un mélange composé essentiellement d’oxyde de carbone, d’hydrocarbures gazeux, de vapeur d’eau et d’azote, est brûlé dans la chambre de combustion au moyen d’un brûleur ; la température de combustion est supérieure à 1 000 °C, assurant ainsi l’élimination totale des odeurs. La quantité d’air secondaire est régulée de telle façon que l’excès d’air ne dépasse pas 10 à 15 %.

4.1.3. La récupération calorifique est réalisée au moyen de deux circuits :

— un circuit portant sur environ 10 à 15 % des fumées qui permet le réchauffage de l’air injecté dans le gazéifieur ;

— un circuit portant sur la fraction restante, 85 à 90 % des fumées, qui permet une production de vapeur.

4.1.4. Dépoussiérage

Il est effectué au moyen d’un dépoussiéreur électrostatique.

4.2. Avantages du procédé

Le procédé apporte deux types d’avantages :

— Pollution : les seuls résidus sont solides et se présentent sous forme de granulés stériles.

— Énergie : la gazéification des matières organiques est complète, assurant ainsi l’utilisation de toute la fraction combustible, plus la combustion secondaire se fait avec un faible excès d’air, ce qui permet la récupération maximum de chaleur.

CONCLUSION

La nécessité d’économiser l’énergie conduit vers de nouvelles optimisations, vers de nouveaux procédés ; l’incinérateur n’est plus seulement l’appareil devant éliminer les déchets, il devient le moyen de fournir l’énergie d’une usine, d’une industrie, conjointement ou à la place de dispositifs classiques utilisant des combustibles nobles.

À l’aide de quelques exemples concernant l’incinération des liquides, des boues et des solides, nous pensons avoir démontré que la récupération d’énergie dans ce type d’activité est maintenant possible.

G. CHRYSOSTOME

Un arrêté du Ministère de la Culture et de l'Environnementconcernant la biodégradabilité des agents de surface

J. O. du 18 janvier 1978 — pages 514-515-516.

MINISTÈRE DE LA CULTURE ET DE L'ENVIRONNEMENT

Modalités de mesure de la biodégradabilité des agents de surface anioniques

Le ministre de la Culture et de l'Environnement, le ministre délégué à l'Économie et aux Finances, le ministre de l'Équipement et de l'Aménagement du territoire, le ministre de l'Agriculture, le ministre de l'Industrie, du Commerce et de l'Artisanat et le ministre de la Santé et de la Sécurité sociale,

Vu le décret n° 77-1554 du 28 décembre 1977 relatif à l'interdiction du déversement de certains produits détergents dans les eaux superficielles, souterraines et de la mer, et notamment son article 3 ;

Vu le décret n° 77-1555 du 28 décembre 1977 modifiant le décret n° 73-336 du 14 mars 1973 portant application de la loi du 1er août 1905 sur la répression des fraudes en ce qui concerne la vente des détergents et celle des produits de lavage ou de nettoyage qui les contiennent ;

Vu les articles 3 et 20 du décret du 22 janvier 1919 portant règlement d’administration publique pour l’application de la loi du 1er août 1905 sur la répression des fraudes ;

Vu l'avis du Conseil supérieur d'hygiène publique de France ;

Vu l'avis de la mission interministérielle de l'eau du 23 avril 1975 ;

Vu l'avis de la commission générale d’unification des méthodes d'analyse,

Arrêtent :

Art. 1er — La biodégradabilité des agents de surface anioniques est mesurée en déterminant l'abaissement de leur concentration par biodégradation.

Le taux de biodégradation est obtenu en application de la méthode dont les principes sont définis ci-après et dont le mode opératoire détaillé fait l'objet de la norme française T 73-260.

Art. 2. — La méthode de détermination de la biodégradabilité des agents de surface anioniques comporte leur extraction et leur analyse à partir du produit à examiner et un essai biologique :

1. L’extraction et l'analyse ont pour but de déterminer la teneur en agents de surface anioniques du produit à examiner et se déroulent comme suit :

Sur des échantillons représentatifs, on procède à l’extraction de la matière organique active par un solvant approprié.

La solution est évaporée à sec et le résidu est remis en solution dans l'eau distillée. Sur une partie de cette nouvelle solution, on procède au titrage des agents de surface anioniques.

On en déduit la teneur en agents de surface anioniques, exprimés conventionnellement en dodécyl-benzène sulfonate de sodium de masse moléculaire 348.

2. L’essai biologique s’effectue par ensemencement bactérien d'une solution d’agents de surface anioniques à 20 milligrammes par litre préparée à partir du produit à examiner et enrichie en matières nutritives. La solution est aérée.

Les taux de biodégradation sont mesurés par dosage des agents de surface anioniques :

– après sept jours d’incubation : avant et après addition d'une même quantité d’agents de surface anioniques ;– en fin d’essai, après dix jours d’incubation.

Les dosages sont effectués selon la méthode normalisée.

3. La validité de l'essai est vérifiée et la biodégradabilité calculée en fonction des résultats des essais simultanés d’un produit étalon de biodégradabilité connue et d’une solution témoin du milieu ayant servi à l’ensemencement bactérien.

L’agent de surface étalon est un alkylbenzène de sodium, de formule générale R-C₁₂H₂₅SO₃Na, où R représente des chaînes de longueur moyenne C₃. Il est constitué par un lot particulier fabriqué spécialement à cet effet, caractérisé par son analyse physico-chimique et son taux de biodégradabilité pondéré D10 qui est de 82,5 %.

Art. 3. — Les taux de biodégradation des agents de surface anioniques soumis aux essais sont calculés à l'aide de paramètres et formules ci-après :

1. Les paramètres résultant de déterminations analytiques sont définis de la façon suivante :

C1,7 ; C1,7,7 et C1,10 sont les teneurs en agents de surface anioniques, en milligrammes par litre, de la solution soumise à l’essai biologique :– après sept jours et avant le nouvel ajout d’agents de surface anioniques ;– après sept jours et après cet ajout ;– après dix jours.

C2,7 et C2,10 sont les teneurs en agents de surface anioniques, en milligrammes par litre, de la solution étalon de biodégradabilité :– après sept jours ;– après dix jours.

C1,v,7 et C1,v,10 sont les teneurs en agents de surface anioniques, en milligrammes par litre, de la solution témoin du milieu d’ensemencement bactérien, après sept jours et dix jours, déterminées par rapport à la courbe d’étalonnage du produit essayé.

C2,v,7 et C2,v,10 sont les teneurs en agents de surface anioniques, en milligrammes par litre, de la solution témoin du milieu d’ensemencement bactérien, après sept jours et dix jours, déterminées par rapport à la courbe d’étalonnage de la solution étalon de biodégradabilité.

2. Les taux de biodégradation sont définis de la façon suivante :

B1,7 et B1,10 sont les taux de biodégradation de l'agent de surface anionique soumis à l’essai biologique :– à la fin de la première période de sept jours ;– à la fin de la seconde période, après dix jours.

B2,7 et B2,10 sont les taux de biodégradation du produit étalon après sept et dix jours.

Ils sont calculés par les formules :

B1,7  = 100 − 5 (C1,7  − C1,v,7)
B1,10 = 100 − 2,5 (C1,10 − C1,v,10)
B2,7  = 100 − 5 (C2,7  − C2,v,7)
B2,10 = 100 − 2,5 (C2,10 − C2,v,10)

Art. 4. — Le taux de biodégradabilité pondéré D1 des agents de surface anioniques soumis à l’essai est calculé par la formule suivante :

          0,5 B1,7 + B1,10
D1 = —————————————
                1,5

Le taux de biodégradabilité pondéré D2 du produit étalon, déterminé au cours de l’essai, est calculé par la formule :

          0,5 B2,7 + B2,10
D2 = —————————————
                1,5

Art. 5. — Les résultats de l’essai sont retenus dans les deux cas suivants :

1. Pour un produit dont le taux de biodégradabilité au dixième jour est inférieur à 60, lorsque l'écart entre les deux taux de biodégradabilité pondérés de l’étalon, D2 et D10, ne dépasse pas 7,5.

2. Pour un produit dont le taux de biodégradabilité au dixième jour est supérieur ou égal à 60, lorsque l’écart entre les taux de biodégradation du produit soumis à l'essai à sept jours et dix jours ne dépasse pas 6, l’écart entre les deux taux de biodégradation de l’étalon ne dépassant pas 7,5.

Dans le cas contraire, l'essai sera répété deux fois au plus.

Art. 6. — Si les conditions de validité définies à l'article 5 sont remplies, on peut calculer la biodégradabilité D des agents de surface anioniques contenus dans l’échantillon soumis à l'essai :

D = D1 × ——

Compte tenu du degré de précision des méthodes de contrôle et de mesure actuellement utilisées, la non-conformité ne sera constatée que si le taux minimum de biodégradabilité des agents de surface anioniques, c’est-à-dire la valeur D ainsi obtenue, est inférieure à 80 %, la mesure étant effectuée par une seule analyse.

Art. 7. — Le présent arrêté sera publié au Journal officiel de la République française.

Fait à Paris, le 28 décembre 1977.

Le ministre de la Culture et de l'Environnement.

Modalités de mesure de la biodégradabilité des agents de surface non ioniques

Le ministre de la Culture et de l'Environnement, le ministre délégué à l'Économie et aux Finances, le ministre de l'Équipement et de l'Aménagement du territoire, le ministre de l'Agriculture, le ministre de l’Industrie, du Commerce et de l'Artisanat et le ministre de la Santé et de la Sécurité sociale,

Vu le décret n° 77-1554 du 28 décembre 1977 relatif à l’interdiction du déversement de certains produits détergents dans les eaux superficielles, souterraines et de la mer, et notamment son article 3 ;

Vu le décret n° 77-1555 du 28 décembre 1977 modifiant le décret n° 73-336 du 14 mars 1973 portant application de la loi du 1er août 1905 sur la répression des fraudes en ce qui concerne la vente des détergents et celle des produits de lavage ou de nettoyage qui les contiennent ;

Vu les articles 3 et 20 du décret du 22 janvier 1919 portant règlement d’administration publique pour l'application de la loi du 1er août 1905 sur la répression des fraudes ;

Vu l’avis du Conseil supérieur d’hygiène publique de France ;

Vu l’avis de la mission interministérielle de l'eau du 26 février 1975 ;

Vu l'avis de la Commission générale d’unification des méthodes d’analyses,

Arrêtent :

Art. 1er. — La biodégradabilité des agents de surface non ioniques est mesurée en déterminant l'abaissement de leur concentration par biodégradation.

Le taux de biodégradation est obtenu en application de la méthode dont les principes sont définis ci-après et dont le mode opératoire détaillé fait l'objet de la norme française T 73 270.

Art. 2. — La méthode de détermination de la biodégradabilité des agents de surface non ioniques comporte, si nécessaire, une séparation de la matière active non ionique et dans tous les cas un essai biologique.

1. La séparation de la matière active non ionique est effectuée comme suit :

Sur des échantillons représentatifs, on procède à la séparation de la matière active non ionique par extraction au moyen d'un solvant approprié, puis à la fixation des composés ioniques sur une résine échangeuse d'ions mixtes.

Après élimination du solvant, on obtient un résidu de matières actives non ioniques qui sera utilisé pour l'essai biologique.

2. L’essai biologique est exécuté en double : Ea et Eb s'effectuent par un ensemencement bactérien d’une solution de matière active non ionique à 20 mg / l, enrichie en matières nutritives. La solution est aérée.

Les taux de biodégradation sont mesurés par dosage des agents de surface non ioniques :

– au début de l’essai ;

– après sept jours d'incubation : avant et après addition d’une même quantité de matière active non ionique ;

– en fin d’essai, après dix jours d’incubation.

Les dosages sont effectués selon la méthode normalisée.

3. La validité de l’essai est vérifiée et la biodégradabilité calculée en fonction des résultats des essais simultanés d’un produit étalon de biodégradabilité connue et d’une solution témoin du milieu ayant servi à l’ensemencement bactérien.

L'agent de surface étalon est un alkylbenzène sulfonate de sodium de formule générale R–C6H5SO3Na, où R représente des chaînes de longueur moyenne C17. Il est constitué par un lot particulier fabriqué spécialement à cet effet, caractérisé par son analyse physico-chimique et par son taux de biodégradation pondéré Dz10, qui est de 82,5 %.

Art. 3. — Les taux de biodégradation des agents de surface non ioniques soumis aux essais sont calculés à l'aide des paramètres et formules ci-après :

1. Paramètres résultant des déterminations analytiques :

Te,0 ; Te,7 ; Te,7.7 ; Te,10
– teneurs (mg / l) en agents de surface non ioniques dans la solution contenant la matière active soumise à l’essai biologique :
  • au début de l’essai ;
  • après sept jours et avant ajout de matière active ;
  • après sept jours et après cet ajout ;
  • après dix jours.

To ; T7 ; T10
– teneurs (mg / l) en agents de surface non ioniques de la solution témoin du milieu d’ensemencement :
  • au début de l’essai ;
  • après sept jours ;
  • après dix jours.

Cz,7 ; Cz,10
– teneurs (mg / l) en agents de surface anioniques de la solution étalon :
  • après sept jours ;
  • après dix jours.

C2,v,7 ; C2,v,10
– teneurs (mg / l) en agents de surface anioniques de la solution témoin du milieu d’ensemencement, déterminées par rapport à la courbe d’étalonnage de la solution étalon :
  • après sept jours ;
  • après dix jours.

2. Taux de biodégradation :

Bg,7 ; Bg,10
– taux de biodégradation de l'agent de surface non ionique soumis à l’essai biologique :
  • à la fin de la première période (7 jours) ;
  • à la fin de la seconde période (10 jours).

Bz,7 ; Bz,10
– taux de biodégradation du produit étalon après 7 et 10 jours.

Formules :

Bg,7 = 100 × [(Te,0 − To) − (Te,7 − T7)] / (Te,0 − To)

Bg,10 = 100 × [(Te,0 − To) + (Te,7.7 − Te,7) − (Te,10 − T10)] / [(Te,0 − To) + (Te,7.7 − Te,7)]

Bz,7  = 100 − 5 (Cz,7  − C2,v,7)

Bz,10 = 100 − 2,5 (Cz,10 − C2,v,10)

Art. 4. — Le taux de biodégradation pondéré Dg des agents de surface non ioniques soumis à l’essai est calculé par :

Dg = [0,5 Bg,7 + Bg,10] / 1,5

Pour chacun des deux essais Ea et Eb on calcule ainsi Dg,a et Dg,b. Si Dg,a et Dg,b diffèrent de plus de 5, l’essai n'est pas valide.

Le taux de biodégradation pondéré Dz du produit étalon, déterminé au cours de l’essai, est calculé par la formule :

Dz = [0,5 Bz,7 + Bz,10] / 1,5

Art. 5. — Les résultats de l’essai sont retenus lorsque l’écart entre les taux de biodégradation pondérés de l’étalon Dz et Dz10 ne dépasse pas 7,5. Dans le cas contraire, l’essai sera répété deux fois au plus.

Art. 6. — Si les conditions de validité définies aux articles 4 et 5 sont remplies, on peut calculer la biodégradabilité D des agents de surface non ioniques contenus dans l’échantillon soumis à l’essai :

D = De / Dz

Compte tenu du degré de précision des méthodes de contrôle et de mesure actuellement utilisées, la non-conformité ne sera constatée que si le taux minimum de biodégradabilité des agents de surface non ioniques, c’est-à-dire la valeur D ainsi obtenue, est inférieure à 80 %, la mesure étant effectuée par une seule analyse.

Art. 7. — Le présent arrêté sera publié au Journal officiel de la République française.

Fait à Paris, le 28 décembre 1977.

Le ministre de la Culture et de l'Environnement.