Auteurs : Sonia Kaibouchi ¹; Jean-Sébastien Broc ¹; Denise Blanc ¹; Patrick Germain ¹; Pierre MOSZKOWICZ

• 1 Laboratoire d'Analyse Environnementale des Procédés et Systèmes Industriels

La carbonatation des mâchefers d’incinération des ordures ménagères (MIOM) est la principale réaction chimique qui concourt à leur stabilisation lors de leur maturation. Dans les conditions réelles, les mâchefers sont entreposés et soumis aux conditions atmosphériques pendant des durées pouvant atteindre plusieurs mois. La carbonatation de la portlandite, composé majeur des mâchefers, joue notamment un rôle important, en réduisant la fraction soluble et en induisant un abaissement du pH des solutions aqueuses en contact avec le matériau. Un résultat bénéfique est alors la diminution des solubilités de certains métaux lourds (Pb, Zn…) et la réduction du risque de leur mobilisation, ce qui permet la valorisation des MIOM en travaux publics.L’objectif de l’étude est de quantifier à l’échelle pilote la réaction de carbonatation des mâchefers, en caractérisant les volumes de gaz carbonique susceptibles de réagir avec le solide, et en mettant en évidence les différents paramètres pouvant influencer ce phénomène de carbonatation. Le dispositif expérimental est constitué d’un cylindre contenant environ 10 dm3 de MIOM et pouvant être balayé par un courant de CO2 pur. Cinq thermocouples permettent de suivre les températures du gaz à différents niveaux et à la sortie de pilote. En effet, la réaction de carbonatation est exothermique et la donnée des variations des températures peut permettre d’identifier les caractéristiques thermodynamiques et cinétiques de cette réaction, dans les différentes conditions expérimentales du pilote. Cette démarche nécessite le développement d’un modèle thermique du procédé. Les résultats obtenus permettent de confirmer le rôle prépondérant de la carbonatation de la portlandite. Le front de carbonatation qui progresse dans le pilote entraîne une montée brutale de la température, suivie par un refroidissement contrôlé par la conduction.La méthodologie ainsi mise en oeuvre peut permettre de caractériser le potentiel de « carbonatabilité » d’un MIOM, paramètre utile pour la maîtrise du procédé de maturation mis en œuvre sur le terrain.