Le méthane (CH4 ) peut être oxydé en dioxyde de carbone (CO2 ) par les bactéries méthanotrophes présentes dans les recouvrements des sites d'enfouissement, en présence de l'oxygène. Il est possible de développer un recouvrement qui favorise la croissance des bactéries qui oxydent le méthane. On parle alors de biorecouvrement d'oxydation passive du méthane (BOPM). La mise en place d'un BOPM permet de réduire les émissions de CH 4 pendant et après la période de récupération active, où il n'est plus économiquement viable d'extraire le biogaz. Plus spécifiquement, le présent mémoire traite des essais d'oxydation en colonnes simulant un biorecouvrement d'un site d'enfouissement. Les taux d'oxydation ont été obtenus en faisant varier les substrats, les épaisseurs et les degrés de saturation de ceux-ci. Les sols utilisés provenaient des 2 BOPM construits sur le site d'enfouissement de Saint-Nicéphore (Québec, Canada). De plus, un sol contaminé a été testé. Les taux d'oxydation maximaux des essais de colonne ont varié entre 49 et 141 g CH 4 /m2 /j, représentant des efficacités variant entre 81 et 90 %. Les facteurs les plus susceptibles de faire varier le taux d'oxydation sont : le pas d'augmentation de l'alimentation en CH4 , l'épaisseur du substrat et le degré de saturation en eau. Des essais de respiration ont été réalisés et une méthode a été développée pour calculer les efficacités d'oxydation du CH4 en profil en prenant en compte la respiration. Des essais de caractérisation initiaux et finaux sur les substrats ont été faits pour évaluer les changements du pH, de la teneur en matière organique et du degré de saturation. La saturation est le seul paramètre qui a présenté une différence significative entre le début et la fin des essais d'oxydation. Une comparaison a été réalisée entre les taux d'oxydation du laboratoire et le taux au terrain. Pour le substrat du BOPM 3B, les taux au laboratoire ont été plus élevés, par contre, pour le substrat du BOPM 2 les taux au terrain ont été supérieurs grâce à la présence de végétation indigène.

L'enfouissement des déchets dans des lieux d'enfouissement techniques (LET), qui est encore - malheureusement - le mode de gestion des matières résiduelles le plus répandu, engendre la dégradation anaérobie de la fraction organique des déchets, générant ainsi du biogaz. Ce gaz est principalement composé de deux gaz à effet de serre, soit le méthane (CH[indice inférieur 4], environ 60% v/v) et le dioxyde de carbone (CO[indice inférieur 2], environ 40% v/v). Au Québec, la législation impose aux exploitants de LET de recouvrir leurs cellules d'enfouissement et de récupérer le biogaz généré par la dégradation des déchets. Par contre, ces mesures ne sont pas efficaces à 100% et du biogaz peut s'échapper à l'atmosphère sous forme d'émission fugitive. Pour tenter de remédier à la situation, l'implantation de biorecouvrements d'oxydation passive du méthane (BOPM) constitue une solution techniquement faisable et économiquement rentable. L'avantage des BOPM par rapport aux recouvrements traditionnels réside dans l'oxydation biotique du CH[indice inférieur 4] en CO[indice inférieur 2] par des bactéries méthanotrophes qui se développent naturellement dans le sol, en présence d'oxygène (O[indice inférieur 2]), de CH[indice inférieur 4] et de nutriments. Depuis 2006, 5 BOPM expérimentaux ont été mis en place, instrumentés et suivi sur le site d'enfouissement de Saint-Nicéphore, Québec, Canada. Le présent projet de maîtrise s'est concentré surtout sur les deux derniers BOPM construits, soit les BOPM 4 et 5. Par contre, j'ai participé à plusieurs activités de suivi des autres parcelles (BOPM1B, 2 et 3B), activités qui ne sont pas présentées dans le cadre de ce mémoire. Les BOPM 4 et 5 ont été mis en place en 2009. On y a employé uniquement des matériaux disponibles directement sur la propriété de l'exploitant et partenaire dans le présent projet de recherche, Waste Management (WM Québec inc.). Dans le cadre de ce projet, une évaluation du potentiel d'oxydation des BOPM 4 et 5 a été réalisée, incluant la caractérisation géotechnique des matériaux candidats. L'évaluation du potentiel d'oxydation a été réalisée en laboratoire par des essais d'oxydation et de respiration en colonne. Les taux d'oxydation maximums obtenus en laboratoire ont varié entre 24 et 192 g CH[indice inférieur 4]/mCH[indice supérieur 2*]j. Lors de la réalisation des essais d'oxydation en colonne, une plusieurs configurations potentielles de BOPM ont été étudiées. Deux conclusions partielles ont pu en être tirées concernant l'influence du niveau de compaction et de la hauteur du substrat. Au cours des essais d'oxydation en colonne, on a observé que l'accélération de la charge de biogaz causait une perte rapide de l'efficacité d'oxydation. Deux «méthodes» de récupération de l'efficacité d'oxydation ont alors été testées et ont fait leur preuve, soit le maintien du taux d'alimentation en CH[indice inférieur 4] jusqu'à ce que l'efficacité d'oxydation redevienne égale à 100% (méthode 1) et la diminution du taux d'alimentation en CH[indice inférieur 4] jusqu'à ce que l'efficacité d'oxydation remonte à 100% (méthode 2, à appliquer lorsque la méthode 1 ne semble pas fonctionner). De plus, une nouvelle méthodologie a été développée pour la réalisation des essais de respiration en colonne. Suite à l'évaluation citée précédemment et à des études de modélisation numérique sur le comportement hydraulique (écoulements non saturés) faits par d'autres membres de l'équipe de recherche, les deux parcelles (BOPM 4 et 5) ont été construites (2009) et instrumentées (2010).