Métabolismes énergétiques et leurs incidences
Traitement biologique des déchets

Le principe général des traitements biologiques est d'exploiter certaines activités microbiennes en les stimulant de manière contrôlée afin soit de réduire les nuisances potentielles des déchets (odeurs, risques sanitaires, caractère polluant au sens large du terme), soit de les valoriser sous forme énergétique ou sous forme matière. De ce fait, les procédés biologiques sont en pratique généralement utilisés pour le traitement de déchets essentiellement organiques présentant un caractère biodégradable , à savoir notamment les déchets associés à l'exploitation ou à la consommation de la biomasse (sous-produits d'élevage, de cultures, d'industries agroalimentaires ; fraction organique des ordures ménagères). Cependant, la versatilité et la diversité des micro-organismes sont telles que ce domaine d'application principal n'est pas exclusif d'autres applications à des déchets industriels organiques, voire minéraux (boues d'hydrocarbures, résidus miniers, etc.), bien que le recours à des techniques physico-chimiques ou thermiques soit alors complémentaire ou concurrent d'un traitement biologique éventuel.

Cet article aborde uniquement le traitement des déchets solides ou boueux, que nous définirons ici comme possédant un taux de matières sèches respectivement supérieur à 15 % de la masse brute pour les déchets dits « solides », et compris entre environ 3 et 15 % en masse pour les déchets dits « boueux ». Le cas des effluents liquides (eaux usées, effluents de procédés) ou gazeux, dont les traitements sont présentés par ailleurs dans ce volume, n'est donc pas discuté ici.

Le document propose, dans un premier temps, un rapide tour d'horizon des principaux types de déchets ou sous-produits susceptibles d'être traités par voie biologique, puis présente les différentes activités microbiennes (métabolismes) qu'il est envisageable de stimuler pour traiter ces déchets, c'est-à-dire pour réduire leur caractère polluant ou les valoriser. La présentation des différents types de métabolismes microbiens permet de mieux comprendre les incidences pratiques de ces aspects fondamentaux et, notamment, les intérêts et inconvénients respectifs des traitements biologiques aérobies et anaérobies, ainsi que les paramètres généraux de fonctionnement. Ainsi, le compostage (traitement aérobie) est un traitement relativement rapide visant à une stabilisation du déchet et à sa valorisation matière, alors que les traitements anaérobies (méthanisation ou fermentations alcooliques), souvent plus longs, permettent une valorisation énergétique.

Les procédés de traitement biologique des déchets organiques sont des techniques robustes bien éprouvées en pratique dans leurs domaines d'application privilégiés. Ils n'exigent pas de technologies sophistiquées et sont donc relativement peu onéreux à mettre en œuvre. Cependant, un certain savoir-faire est nécessaire pour une mise en œuvre efficace et pérenne, notamment concernant la bonne adéquation entre les matériels techniques utilisés, les conditions opératoires, le ou les déchets traités, le contexte socio-économique et technique, et les objectifs fixés au traitement.