Approche stochastique du séchage par contact avec agitation : vers une gestion durable des boues résiduaires urbaines

Enjeux

• Gisement de 5,5 Mt/an de boues résiduaires urbaines en France 
• 80% d’eau mais 55% de matière organique sur base sèche
• Des éléments traces métalliques et traces organiques

Enjeux et verrous technologiques

• Viabilité économique et environnementale
• Viabilité technique au regard du comportement mécanique des boues
  • « Conduite des procédés continus »
  • « Optimisation du design du sécheur » pour une efficacité énergétique accrue et une opération sûre

Compétences développées

• Approche scientifique : Travail en interdisciplinarité Evolution vers une vision systémique Compétences techniques : Conduite d’un pilote continu Maîtrise de nouveaux outils analytiques et méthodologiques
• Compétences scientifiques : Approche stochastique, basée sur les chaînes de Markov, pour la modélisation de l’écoulement de solides complexes
• Méthodologie des plans d’expérience pour l’établissement de modèles empiriques
• Couplage de modèles systémiques pour représenter les transferts couplés chaleur/matière et l’écoulement

Impacts et persectives

• Construction d’une méthodologie générique, basée sur une approche couplée expérimentation/modélisation, pour l’optimisation et la conduite de procédés continus rotatifs
• Maîtrise d’une brique technologique de la stratégie WtE
• Application du savoir-faire expérimental pour la réalisation d’essais de validation industrielle du procédé DMAT (juillet 2014)
• Collaboration avec l’IR
• STEA sur la rhéologie des boues (en cours) et avec l’Université de Zhejiang (Chine) sur la question clé du mélange radial et du transfert pariétal (septembre 2014)
• Evolution vers des combustibles issus de mélanges biomasse et déchets : formulation, séchage, mise en forme et stockage
• 2 publications soumises dans des revues de rang A, 2 en cours de rédaction, 3 communications orales dans des congrès internationaux

Résultats

• Développement de 2 méthodes de caractérisation de l’écoulement (distribution des temps de séjour)
• Calcul du temps de séjour moyen et quantification de la dispersion
• Approche généralisable à d’autres opérations unitaires
• Modèle prédictif de l’écoulement d’un matériau complexe dans un sécheur par contact avec agitation
• Corrélation linéaire entre teneur en eau finale et temps de séjour moyen
• Ajustement des propriétés d’usage de la boue aux filières WtE
• Modèle prédictif du séchage des boues dans un procédé continu de séchage par contact avec agitation
• Profil de teneur en eau et de température le long du sécheur
• Outil générique pour la modélisation de diverses technologies (sécheurs à palettes, disques, vis, tambour rotatif)