Evaluation et valorisation du biogaz généré par l’élimination des déchets ménagers

Abstract

It is well established that municipal solid waste (MSW) disposed of in controlled landfills or open dumpsites undergoes anaerobic degradation, leading to the generation of greenhouse gases (GHG) and leachate. Methane, one of the primary gaseous byproducts, has a global warming potential 25 times greater than that of CO₂ over a 100-year time horizon. Landfill gas typically consists of approximately 50% CH₄ , 45% CO₂ , 4% N₂ , less than 1% H₂ S, and around 2700 ppm of non-methane organic compounds. Methane production usually begins 6 to 12 months after waste deposition, peaks shortly after landfill closure, and gradually declines over a period spanning 30 to 50 years. Therefore, capturing and utilizing this methane as an energy source represents a crucial environmental and energy recovery opportunity. This thesis evaluates the biogas generation potential from MSW in three Algerian provinces — Mostaganem, Médéa, and Touggourt — with a view to electricity production. The results indicate a significant potential, peaking in 2037 with an estimated annual output of 210 GWh. Among the studied regions, Mostaganem demonstrates the highest potential, followed by Médéa, while Touggourt exhibits a more localized and manageable profile. Furthermore, the IPCC method appears to overestimate gas yields when compared to the LENGDEM model. These findings highlight the feasibility of implementing concrete biogas recovery projects for electricity generation, contributing to both national energy diversification and the mitigation of landfill-related environmental impacts. This study underscores the largely untapped potential of Algerian controlled landfills as sources of renewable energy. Keywords: municipal solid waste, methane, greenhouse gases, controlled landfill, biodegradation, biogas recovery الملخص تدفن في المكبات التقنية أو مكبات النفايات تخضع لعملية التحلل الالهوائي، مما يؤدي إلى انبعاث غازات من المعروف أن المخلفات المنزلية الصلبة (DMS (التي الدفيئة (GES (باإلضافة إلى تسرب السوائل الملوثة .(lixiviat (يتميز غاز الميثان بقدرة احتجاز حراري عالمي تبلغ 25 مرة قدرة ثاني أكسيد الكربون خالل فترة زمنية تمتد إلى 100 سنة. تتكون غازات الدفيئة عمو ًما من %50 ميثان( ₄CH (، و%45 ثاني أكسيد كربون( ₂CO (، و%4 نيتروجين( ₂N (، وأقل من %1 كبريتيد الهيدروجين(S ₂H (، إضافة إلى حوالي 2700 جزء في المليون من المركبات العضوية غير الميثانية. تنطلق عملية إنتاج الميثان في المكبات عاد ة بعد 6 إلى 12 شه ًرا من دفن النفايات، وتصل ذروتها بعد فترة قصيرة من إغالق المكب، وتستمر في التناقص التدريجي على مدى 30 إلى 50 سنة. لذلك، يبقى من الضروري استرجاع هذا الغاز وتحويله إلى طاقة قابلة لالستعمال. يهدف هذا البحث إلى تقييم إمكانية إنتاج الغاز الحيوي من المخلفات المنزلية الصلبة في ثالث واليات جزائرية هي: مستغانم ومديعة وتقرت، وذلك إلنتاج الطاقة الكهربائية. أظهرت النتائج إمكانية كبيرة مع ذروة متوقعة في سنة 2037 بطاقة سنوية تقدر بـ 210 غيغاواط/ساعة. سجلت والية مستغانم أعلى إمكانية، تلتها مديعة، بينما عرفت والية تقرت إمكانية قابلة للتوظيف محل يا. كما بينت الدراسة أن منهجية الهيئة الحكومية الدولية لتغير المناخ (IPCC (تميل إلى المبالغة في تقدير الكميات مقارنة بالمنهجية األخرى.LENGDEM تمكن هذه النتائج من إطالق مشاريع حقيقية السترجاع الغاز الحيوي وإنتاج الطاقة الكهربائية، وهو ما يساهم في تنويع مصادر الطاقة الوطنية وفي الحد من التأثيرات البيئية السلبية لمكبات النفايات. أكدت الدراسة على اإلمكانات غير المستغلة في مكبات الجزائر التقنية كمصدر للطاقة المتجددة. الكلمات المفتاحية :المخلفات المنزلية، الميثان، غازات الدفيئة، المكب التقني، التحلل البيولوجي Résumé Il est connu que les déchets ménagers solides (DMS) enfouis dans les centres d’enfouissement technique (CET) ou les décharges conduisent par décomposition anaérobie des fractions biodégradables à la production des gaz à effet de serre (GES) en plus du lixiviat. Le méthane possède un pouvoir de réchauffement global 25 fois celui du CO2 sur 100 ans. Les GES sont constitués généralement de 50% de CH4, 45% de CO2 de 4% de N2 de moins de 1% d’H2S et de 2700 ppm de composés organiques non méthaniques. La production de méthane dans les décharges et les CET commence généralement 6 à 12 mois après l’enfouissement des déchets, pour atteindre son maximum peu de temps après la fermeture de la décharge et tend à diminuer progressivement sur une période de 30 à 50 ans. Il est vivement important de récupérer ce méthane et de le convertir en énergie. Ce mémoire évalue le potentiel de production de biogaz à partir des déchets ménagers solides dans trois wilayas d'Algérie (Mostaganem, Médéa et Touggourt) en vue de produire de l'électricité. Les résultats montrent un potentiel important avec un pic en 2037 et une quantité de 210 GWh/ans, la wilaya de Mostaganem a un fort potentiel, suivie de Médéa, tandis que Touggourt présente un profil exploitable localement et la méthode IPCC tend à surestimer les volumes par rapport à la méthode LENGDEM. Ces résultats permettent d'envisager des projets concrets de récupération du biogaz pour la production d'électricité, contribuant ainsi à la diversification énergétique nationale et à la réduction des impacts environnementaux des décharges. L'étude met en lumière le potentiel inexploité des centres d'enfouissement technique algériens comme sources d'énergie renouvelable. Mots clés : déchets ménagers, méthane, gaz à effet de serre, CET, biodégradation