La gestion des déchets ménagers concentre des enjeux opérationnels, stratégiques et environnementaux. On observe depuis quelques années une montée en puissance des dispositifs de quantification des impacts environnementaux, qui ajoutent l’espace du calcul environnemental aux espaces déjà constitués et instrumentés des calculs techniques et économiques. Différents outils d’évaluation environnementale peuvent être utilisés tels que l’Empreinte Écologique, le Bilan Carbone ou encore l’Analyse du Cycle de Vie (ACV). Au regard de sa capacité à évaluer des enjeux globaux et multiples, l’ACV est l’outil le plus souvent utilisé. L’ACV évalue les impacts environnementaux potentiels d’un système (produit ou service) en identifiant et en quantifiant les entrants et les sortants de ce système et en les traduisant en impacts environnementaux potentiels. Elle évalue de manière pertinente les impacts globaux, tels que le changement climatique ou la déplétion de la couche d’ozone, mais est peu adaptée à une évaluation des impacts locaux tels que l’acidification, l’eutrophisation ou encore la toxicité du fait de la nécessaire finesse de prise en compte des conditions de l’émission engendrant potentiellement ces impacts. Ce travail de thèse vise à développer une méthodologie d’évaluation « spatialisée » des impacts environnementaux locaux que sont la toxicité (ou atteinte à la santé humaine) et les odeurs et leur intégration à la méthodologie d’ACV. L’intérêt et les limites de ce développement méthodologique sont mis en évidence dans une application de l’évaluation des performances environnementales de systèmes de gestion des déchets municipaux, secteur d’activité soumis à une évaluation environnementale systématique lors de la planification départementale et théâtre de nombreuses controverses dont l’évaluation des impacts locaux est souvent le cœur. La méthodologie d’évaluation développée dans le cadre de cette thèse repose sur l’approche Site Dependent (modélisation de l’impact en considérant les caractéristiques spatio-temporelles de la source d’émission et du milieu impacté) et permet de prendre en compte le devenir de la substance et les conditions d’exposition pour déterminer, dans un premier temps, l’occurrence de l’impact et, dans un deuxième temps, son intensité. Ce développement méthodologique, pour intégrer la différenciation spatiale lors de l’évaluation des impacts, est appliqué à deux impacts locaux reflétant des problématiques locales fortes pour beaucoup de secteurs industriels mais notamment pour le secteur du traitement des déchets : la toxicité et les odeurs. Concernant l’évaluation de la toxicité, il s’agit de caractériser l’impact de manière plus robuste que cela est classiquement fait en ACV en intégrant les caractéristiques spatiales. Pour l’impact odeurs, il s’agit de construire une première voie vers la quantification de cet impact, non évalué par les outils génériques d’évaluation environnementale. / Municipal solid waste management focuses operational, strategic and environmental issues. We observed recently a development of measures to assess environmental impacts, which add the environmental impact to technical and economical calculations. Different environmental assessment tools can be used such as the Ecological Footprint, Carbon Footprint or Life Cycle Assessment (LCA). Due to its ability to assess global and multiple issues, LCA is most often used. LCA assesses potential environmental impacts of a system or a product identifying and quantifying inputs and outputs of the system and converting them into potential environmental impacts. LCA is a relevant method to assess global impacts such as climate change or ozone layer depletion. But this method is not suitable to assess local impacts such as acidification, eutrophication or human toxicity due to the required precision to take into account the conditions of emission that potentially cause the impacts. This PhD work aims to develop a methodology of spatial assessment for two local environmental impacts (human toxicity and odours) and their integration to LCA. Advantages and limitations of this development are highlighted in the assessment of environmental performances of municipal solid waste systems. This sector is subjected to systematic environmental assessment during administrative planning and is prone the numerous controversies in which assessment of local impacts is often the heart of the matter. The methodology developed is based on the Site Dependent approach (modeling of impact with consideration of spatial and temporal characteristics of the emission source and the impacted environmental) and allows to take into account the fate of the substance and the exposure conditions to determine firstly the occurrence of the impact and secondly its intensity. This methodology aiming to integrate spatial differentiation in assessment of impacts, is applied to two local impacts reflecting strong local issues for many sectors, but particularly in the sector of waste treatment: human toxicity and odours. For the human toxicity assessment, the aim is to characterize impacts in more solid way than in conventional LCA that integrates spatial characteristics. For impact odour, the aim is to develop a first approach to quantify this impact, but not assessed by generic tools used for environmental assessment.

Les responsables de la gestion des déchets ménagers et les décideurs doivent aujourd'hui tenter de mettre en place un service qui réponde qualitativement aux attentes des usagers et qui respecte les normes législatives et réglementaires. Les évolutions de la gestion des déchets entraînent inévitablement un besoin en informations. Cet objectif n'est pas évident à atteindre car il implique indubitablement la nécessité pour les collectivités locales d'informations préalables. Quelles sont ces informations ? De quelles natures sont-elles ? D'où proviennent-elles ? Comment les obtenir ?Cette recherche porte sur l'identification des informations indispensables ou simplement pertinentes pour une optimisation des schémas de gestion des déchets ménagers, et sur les moyens à mettre en œuvre pour obtenir ces informations. L'objectif est de présenter des indicateurs de performances à référence spatiale sur ces territoires afin de mieux cerner puis optimiser leur gestion des déchets ménagers.

Depuis la départementalisation en 1946, La Réunion a connu un développement sans précédent, notamment une urbanisation qui s'est faite progressivement, actuellement caractérisée par une articulation du rural et de l'urbain. En outre, la population devenant de plus en plus nombreuse a eu pour effet immédiat une plus grande consommation. Conséquence de notre mode de vie, les déchets ménagers ne cessent de croître et leur rejet dans l'environnement devient un problème crucial ; ils sont ainsi devenus omniprésents et leur traitement pose des problèmes. Le projet de création d'une installation d'élimination telle qu'une usine d'incinération de déchets suscite de véritables levées de boucliers de la part des habitants réunionnais et des élus locaux. Le syndrome Nimby gagne la population. Le renforcement des normes européennes visant à permettre une gestion mieux contrôlée du traitement des déchets apparaît comme un fardeau supplémentaire. Ainsi, la mise en place des lois énoncées et édictées par l'Union Européenne s'appliquent à l'échelle locale mais s'insèrent difficilement dans la mesure où elles ne prennent pas en compte les contraintes et les spécificités locales.

La gestion des déchets ménagers concentre des enjeux opérationnels, stratégiques et environnementaux. On observe depuis quelques années une montée en puissance des dispositifs de quantification des impacts environnementaux, qui ajoutent l'espace du calcul environnemental aux espaces déjà constitués et instrumentés des calculs techniques et économiques. Différents outils d'évaluation environnementale peuvent être utilisés tels que l'Empreinte Écologique, le Bilan Carbone ou encore l'Analyse du Cycle de Vie (ACV). Au regard de sa capacité à évaluer des enjeux globaux et multiples, l'ACV est l'outil le plus souvent utilisé. L'ACV évalue les impacts environnementaux potentiels d'un système (produit ou service) en identifiant et en quantifiant les entrants et les sortants de ce système et en les traduisant en impacts environnementaux potentiels. Elle évalue de manière pertinente les impacts globaux, tels que le changement climatique ou la déplétion de la couche d'ozone, mais est peu adaptée à une évaluation des impacts locaux tels que l'acidification, l'eutrophisation ou encore la toxicité du fait de la nécessaire finesse de prise en compte des conditions de l'émission engendrant potentiellement ces impacts. Ce travail de thèse vise à développer une méthodologie d'évaluation " spatialisée " des impacts environnementaux locaux que sont la toxicité (ou atteinte à la santé humaine) et les odeurs et leur intégration à la méthodologie d'ACV. L'intérêt et les limites de ce développement méthodologique sont mis en évidence dans une application de l'évaluation des performances environnementales de systèmes de gestion des déchets municipaux, secteur d'activité soumis à une évaluation environnementale systématique lors de la planification départementale et théâtre de nombreuses controverses dont l'évaluation des impacts locaux est souvent le cœur. La méthodologie d'évaluation développée dans le cadre de cette thèse repose sur l'approche Site Dependent (modélisation de l'impact en considérant les caractéristiques spatio-temporelles de la source d'émission et du milieu impacté) et permet de prendre en compte le devenir de la substance et les conditions d'exposition pour déterminer, dans un premier temps, l'occurrence de l'impact et, dans un deuxième temps, son intensité. Ce développement méthodologique, pour intégrer la différenciation spatiale lors de l'évaluation des impacts, est appliqué à deux impacts locaux reflétant des problématiques locales fortes pour beaucoup de secteurs industriels mais notamment pour le secteur du traitement des déchets : la toxicité et les odeurs. Concernant l'évaluation de la toxicité, il s'agit de caractériser l'impact de manière plus robuste que cela est classiquement fait en ACV en intégrant les caractéristiques spatiales. Pour l'impact odeurs, il s'agit de construire une première voie vers la quantification de cet impact, non évalué par les outils génériques d'évaluation environnementale.

La valorisation de la fraction organique des déchets ménagers par un procédé biologique à deux étapes permet la production d’un mélange H2/CH4 comprenant 5 à 20% d’hydrogène appelé plus communément biohythaneLa première étape consiste en un réacteur de fermentation sombre (hydolyse/acidogénèse) où une partie de la matière organique est dégradée en H2 et en molécules simples (acides gras volatils, sucres simples, éthanol...). Les déchets prédigérés provenant du réacteur de fermentation peuvent ensuite être utilisés dans un réacteur de méthanisation afin de finaliser la dégradation de la matière organique pour produire du méthane. Cependant, seule une efficacité optimale de l’étape de fermentation sombre permet au procédé d’être économiquement viable comparé à un méthaniseur simple. Cette thèse a donc pour objectif d’améliorer la compréhension du système de fermentation sombre afin d’optimiser le rendement de conversion en hydrogène et en autres métabolites produits. Les expériences menées en réacteurs batch ont permis de mettre en évidence les limites ainsi que les conditions opératoires optimales influençant le rendement en hydrogène. Il a également été montré que la fermentation sombre possède une grande stabilité et robustesse lors de la recirculation de l’effluent pour des batchs successifs. Enfin, différentes échelles de réacteurs ont été réalisées pour se rapprocher des conditions réalisables à l’échelle industrielle. Cette thèse apporte de nouvelles informations et une compréhension poussée du procédé de fermentation sombre pour à terme, envisager la création d’un procédé industriel à deux étapes pour la production de biohythane à partir de déchets ménagers. / Two-step process producing biologically a mixture of H2/CH4 (5-20 % of H2) so called biohythane can be used for organic fraction of municipal solid waste valorization (OFMSW). The first step consists of a dark fermentation reactor (hydolysis/acidogenesis) which allows a partial degradation of organic matter into H2 and simple molecules (volatile fatty acid, sugar, ethanol…). Then the outlet of the first reactor can be used in a second reactor for methane production ending organic matter degradation. However, only high efficiency of the dark fermentation step allows making this two-step process economically viable compared to a simple anaerobic digestion reactor. The aim of this thesis is to improve the knowledge of the dark fermentation process for optimizing hydrogen and metabolites productions. Experiments were achieved to better understanding the main factors limiting hydrogen production along with the operational conditions that could improve hydrogen yield. This thesis also shows the high stability and robustness of effluent recirculation for consecutive hydrogen batch reactor. Finally, several sizes of reactors were performed for a scale-up of the process in order to reach the real operational conditions in industrial scale. This thesis provides new knowledge of the dark fermentation process in mixed culture for creating an industrial two-step process for biohythane production using municipal solid waste.

Cette thèse porte sur le comportement des individus vis-à-vis de leurs déchets et plus précisément sur leur motivation à trier les déchets. L'enjeu est d'étudier ce comportement en dépassant les approches classiques en marketing sur le sujet. Celles-ci se concentrent essentiellement sur l'attitude en tant qu'antécédent du comportement de tri des déchets et sur la théorie du comportement planifié pour comprendre comment cette attitude se transforme en comportement effectif. Si ces études permettent effectivement de mieux comprendre le comportement de tri, elles présentent certaines limites et notamment la non prise en compte du contexte marqué par une certaines absence d'autonomie dans l'adoption de ce comportement et le rôle de l'Administration publique. Pour dépasser ces limites, cette recherche vise à établir la pertinence de l'application d'une théorie contemporaine de la motivation, la théorie de l'autodétermination, qui permet de rendre compte du besoin d'autonomie des individus dans leurs activités quotidiennes mais aussi du rôle de facteurs extérieurs à l'individu sur ce sentiment d'autonomie tel que l'Administration publique. Ainsi, cette recherche permet de mettre en évidence que la motivation autonome est la forme de motivation qui entraine les effets comportementaux et attitudinaux les plus positifs et que celle-ci peut être entravée ou favorisée par le style adopté par l'Administration publique dans sa volonté de conformer les citoyens à la politique publique de gestion des déchets mais aussi à travers l'image qu'elle renvoie au citoyen.

Depuis maintenant plusieurs années, la gestion des déchets ménagers doit faire face à des difficultés liées à l'implantation d'équipements de traitement qui suscitent des conflits de manière systématique. De ce fait, la dimension sociale est devenue le point d'achoppement de cette politique publique longtemps appréhendée à travers des aspects techniques. Face à ces difficultés, diverses procédures institutionnalisées de nature informative et participative ont été inventées. Parallèlement, l'ancrage territorial du « problème déchets » s'est progressivement affirmé, notamment dans le cadre des processus de planification.<br />La recherche porte sur les dispositifs à caractère participatif spécifiques à la politique française de gestion des déchets. Elle vise à interroger la capacité de ces procédures -considérées comme instruments d'action publique- à accompagner la gestion territorialisée des déchets. Mobilisant des outils propres à l'analyse des politiques publiques, elle s'attache à comprendre tant la fabrique institutionnelle de dispositifs visant à optimiser l'acceptation des équipements de traitement des déchets que leur mise en œuvre territorialisée, à partir d'une réflexion organisée en trois temps.<br /><br />Un travail d'analyse de la politique française de gestion des déchets (1975-2005) fait apparaître comment les conflits d'implantation sont devenus le problème central de la gestion des déchets, et la restauration d'un sentiment de confiance une priorité pour les décideurs. L'analyse est articulée autour de trois entrées : l'identification des instruments d'action publique utilisés, la construction progressive d'un public-cible multiforme, le cadre territorial.<br /><br />En écho à l'analyse de la politique au niveau national, une seconde partie propose une analyse menée dans un contexte local. L'étude du processus de la planification en Indre-et-Loire et du conflit lié au projet d'un incinérateur permet de mettre en évidence dans quelle mesure s'est opérée une réouverture du « problème déchets » dans un contexte de crise, et de comprendre l'utilisation des instruments participatifs. Une mise en perspective avec le cas de Montréal (Québec) apporte un éclairage intéressant, notamment en matière de consultation publique et d'organisation territoriale. <br /><br />Une troisième partie est consacrée aux Commissions locales d'information et de surveillance (CLIS), en tant qu'outils emblématiques de la conflictualité des déchets. A la suite d'une réflexion sur la construction institutionnelle de ces dispositifs, une observation empirique rend compte de leur mise en œuvre en région Centre.

L'objectif de cette étude est d'identifier les difficultés qui font que la gestion des déchets solides ménagers ne soit pas efficace et durable dans la ville de Kananga d'une part, et de proposer des solutions susceptibles de contribuer à l'amélioration de la gestion de ces déchets pour qu'elle soit efficace et durable, d'autre.Pour y parvenir, nous avons combiné deux méthodes qualitative et quantitative.L'indifférence et l'insuffisance de l'éducation à l'environnement relative à la gestion des déchets solides ménagers dans le chef des citoyens, la précarité des conditions socio-économiques, et la mauvaise gouvernance dans l'administration des détritus solides ménagers sont les principales difficultés qui rendent inefficace et non durable la prise en charge des ordures ménagères dans la ville de Kananga.Pour résoudre cette problématique, nous proposons que soient organisées de façon concomitante les interventions suivantes: la mise en place de mode gestion des déchets solides ménagers basé sur le partenariat public-privé-citoyens; le traitement des ordures à travers le compostage; la promotion du recyclage des métaux; la mobilisation des moyens financiers à travers la surtaxe sur la consommation d'eau et d'électricité; le budget de la municipalité et à travers la coopération avec les partenaires bilatéraux et multilatéraux; la dotation de la ville d'infrastructures d'assainissement appropriées; la simplification-vulgarisation et-l'application rigoureuse des instruments juridiques concernant la gestion des déchets solides ménagers; et enfin l'éducation à l'environnement axée sur la gestion des déchets solides ménagers. Cette éducation devra s'appuyer sur le dialogue-action comme stratégie pédagogique. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les REFIOM (Résidus d'Epuration des Fumées d'Incinération des Ordures Ménagères) issus de l'incération des déchets ménagers contiennent des métaux lourds comme le plomb ou le cadmium et sont en France uniquement stockés en centre d'enfouissement technique de classe 1 pour dangereux, en étant stabilisés par une vitrification. Afin de trouver des solutions pour le stockage ou la valorisation à long terme des REFIOM sans danger pour l'environnement, nous avons ciblé les vitrocéramiques et les céramiques frittées à hautes températures et hautes pressions. Nous avons utilisé des méthodes de la minéralogie physique par l'intermédiaire de synthèses à hautes températures, de synthèses à hautes températures et à hautes pressions en autoclave à chauffage externe, d'observations en microscopie électronique à balayage, de microanalyses chimiques EDX (Energy Dispersive X-Ray spectrometry), d'analyses en microsondes, de caractérisation structurale par diffraction de rayons X et d'expériences de lixiviation dynamique. Nous avons mis au point des protocoles de synthèses et d'analyses. Par ce biais, nous constatons pour les vitrocéramiques que le plomb ou le cadmium sont incorporés dans des cristallites et dans des nouvelles phases cristallines, eux-mêmes englobés dans une matrice vitreuse. Cette voie dite "double barrière" (cristaux + verre) semble prometteuses pour l'immobilisation du plomb et du cadmium (au regard des analyses EDX et des expériences de lixiviation). Pour les céramiques frittées, comme pour les SYNROC (SYNthetic ROCk) synthétisées pour les déchets nucléaires, de nouvelles phases cristallines incorporant Pb et Cd sont observées et seraient a priori résistantes pour le stockage de ces éléments toxiques. Dans ces deux cas de nouveaux matériaux capables d'incorporer massivement du plomb et du cadmium ont été mis en évidence. Des tests de durabilité permettront d'envisager une valorisation éventuelle de tels matériaux

L'objectif général de cette thèse est de transformer les déchets ultimes et dangereux contenant des métaux lourds, en matières minérales chimiquement stables. L'augmentation de la production des ordures ménagères (OM) est un problème qui concerne et préoccupe le monde entier. Parmi les différentes méthodes de traitement des déchets municipaux, l'incinération est une technologie qui peut fournir une solution efficace et respectueuse pour l'environnement. Le problème de ce traitement est la production de REFIOM. Les REFIOM peuvent contenir de grandes quantités de composés métalliques toxiques et est considéré comme un déchet dangereux ce qui oblige à les mettre en décharges classées. Trois types de matériaux pour l'immobilisation du plomb et du cadmium ont été étudiés : les vitrocéramiques, les céramiques frittées et les géopolymères. Nous sommes parvenus à synthétiser une base de vitrocéramique à partir de cendres incinérées purs et nous avons diminué sa volatilisation lors de sa production. Des résultats prometteurs ont été obtenus pour la vitrocéramique Ca-Mg-Si-O qui a incorporé durablement une quantité élevée de cadmium dans les structures cristallines et le plomb dans la structure amorphe. La phase cristalline est plus résistante à l'attaque acide en raison de son incorporation dans une matrice vitreuse qui génère une double protection. Ses travaux ouvrent la possibilité de créer cette matrice en ajoutant des oxydes commerciaux aux résidus d'incinération. Nous avons étudié la céramique frittée à base du système Ba-Mg-Ti-O. Nous avons obtenu les trois phases minérales présentées dans la céramique SYNROC (hollandite, pérovskite et rutile) où le cadmium substitue le magnésium tandis que le plomb a occupé le site appartenant au baryum. La céramique frittée est satisfaisante en termes d'immobilisation des métaux lourds avec de bonnes propriétés physiques. Pour produire des géopolymères résistants à partir de REFIOM, il est avantageux d'utiliser un rapport L/S = 1,2 et de les sécher à température ambiante. Il a été observé que le frittage influence le taux de réorganisation structurelle avec l'apparition de la phase sodalite ( Na4Si3Al3O12Cl), qui se compose de tunnels où les métaux lourds peuvent être incorporés. Le plomb et le cadmium restent largement en dessous de la limite des normes TCLP. Le traitement thermique à plus de 500°C augmente la densité de l'échantillon. Lorsque les REFIOM sont mélangés avec d'autres types de déchets tels que des MIOM ou du calcin, il est possible d'augmenter la résistance chimique et mécanique. Nous avons conclu que les trois matrices de stockages étudiées offrent de bonne perspective pour l'immobilisation du plomb et du cadmium