Co-processing of Poultry Biowaste in MSW-to-Energy Kilns: Technical and Financial Feasibility of Wet Flue-Gas Desulfurization Sorbent Isolation in Varanasi, India

Les centrales électriques et les installations de valorisation énergétique des déchets sont confrontées à un défi constant et double : elles doivent brûler du combustible pour générer de l'électricité tout en purifiant simultanément le gaz toxique de dioxyde de soufre de leurs fumées avant qu'il ne s'échappe dans l'atmosphère. Pour nettoyer ce gaz, ces installations s'appuient traditionnellement sur des laveurs humides, de hautes tours qui pulvérisent une suspension d'eau et de calcaire broyé pour absorber l'acide. Cependant, le calcaire lui-même pose problème. Il doit être extrait de la terre dans des mines à ciel ouvert destructrices, un processus qui balafrise le paysage, détruit les habitats et libère des émissions de carbone importantes lors du transport. Parallèlement, les villes en pleine croissance en Inde génèrent des montagnes de déchets organiques, y compris des tonnes de coquilles d'œufs de poule qui sont habituellement jetées dans des décharges où elles pourrissent, sentent mauvais et polluent le sol. La question que les chercheurs ont posée était de savoir si ces deux problèmes distincts pouvaient être résolus par une solution simple : les coquilles d'œufs pourraient-elles remplacer le calcaire extrait des mines ?

Un chercheur dirigé par V S Narasimha Sai Sangapu de NTPC Limited a étudié cette possibilité spécifiquement pour le district de Varanasi en Inde. Ils se sont concentrés sur l'installation de valorisation énergétique des déchets de NTPC et la centrale de désulfuration de Vindhyachal située à proximité. Leur étude confirme que les coquilles d'œufs sont chimiquement presque identiques au calcaire de haute qualité, composées d'environ quatre-vingt-quinze pour cent de carbonate de calcium. Pourtant, les utiliser directement est impossible car les coquilles d'œufs brutes sont recouvertes d'une membrane résistante et hydrophobe. Si elles sont jetées dans le système de lavage à base d'eau, cette membrane empêche les coquilles de se mélanger correctement, créant une boue épaisse et collante qui bouche les tuyaux et détruit les pompes. Le chercheur a découvert qu'un simple traitement thermique résout ce problème. En chauffant les coquilles d'œufs à cinq cents degrés Celsius, la membrane organique brûle complètement, laissant derrière elle une poudre cassante et hydrophile qui se comporte exactement comme le calcaire standard.

L'étude trace un système complet en boucle fermée pour faire fonctionner cela dans un contexte réel. D'abord, le chercheur a estimé que le district de Varanasi, alimenté par sa grande population locale et ses millions de touristes annuels, génère entre trois virgule trois et cinq virgule un tonnes métriques de déchets de coquilles d'œufs brutes chaque jour. Ces déchets sont collectés auprès des cuisines commerciales et des vendeurs de rue. Au lieu de les envoyer vers une décharge, les coquilles sont co-grillées aux côtés des déchets solides municipaux dans les réacteurs de l'usine. Ce processus de chauffage élimine non seulement la membrane problématique, mais carbonise également la matière organique, la transformant en une source de combustible connue sous le nom de charbon vert.

Le chercheur a ensuite conçu un système mécanique pour séparer les deux matériaux résultants. À mesure que le mélange chaud sort du réacteur, il passe par une série de rouleaux et de tamis vibrants. Parce que les coquilles d'œufs rôties sont devenues fragiles et que le charbon reste dense et robuste, la machinerie peut facilement broyer les coquilles en une poussière fine tout en laissant les morceaux de charbon intacts. Un système final de courant d'air souffle la poussière de coquilles d'œufs légère dans une chambre de collecte pour les laveurs, tandis que le charbon plus lourd est acheminé vers les silos de combustible de l'usine. Cette séparation est cruciale ; elle garantit que le combustible utilisé pour alimenter l'usine est propre, tandis que la poussière est assez pure pour être utilisée comme agent de lavage chimique.

Lorsque cette poussière de coquilles d'œufs rôties est introduite dans le laveur humide, elle réagit avec le dioxyde de soufre dans le gaz d'échappement. La réaction chimique neutralise l'acide et produit un sous-produit solide appelé gypse, qui est un matériau de haute pureté pouvant être vendu pour la construction et l'agriculture. L'étude calcule que ce système pourrait capturer entre un virgule quatre-vingt-six et deux virgante-huit huit tonnes métriques de dioxyde de soufre quotidiennement, produisant plus de six tonnes métriques de gypse commercialisable.

L'analyse financière suggère qu'il ne s'agit pas seulement d'une idée environnementale, mais d'un modèle économique rentable. Le chercheur a calculé que l'utilisation de coquilles d'œufs transformées coûte nettement moins cher que l'achat et le transport de calcaire extrait de mines, surtout en tenant compte des subventions pour le détournement des déchets des décharges et des revenus de la vente du gypse. Sur une période de quinze ans, le projet devrait amortir ses coûts d'équipement initiaux en un peu plus de trois ans. L'étude indique un fort retour sur investissement, le projet restant rentable même si la collecte des coquilles d'œufs est moins efficace que prévu. Le modèle montre que le système peut résister aux fluctuations des prix du carburant et aux problèmes d'approvisionnement, à condition qu'au moins la moitié des coquilles d'œufs disponibles soit collectée.

Au-delà des chiffres, l'étude souligne l'impact environnemental global. En utilisant les coquilles d'œufs, l'usine évite d'avoir à extraire jusqu'à mille trois cent cinquante tonnes de calcaire naturel chaque année, préservant ainsi les écosystèmes locaux et réduisant l'empreinte carbone associée à l'extraction minière et au transport. Cela élimine également les risques environnementaux liés à la décomposition des coquilles d'œufs dans les décharges, tels que la libération de gaz malodorants et la contamination du sol. La recherche conclut que cette approche offre une voie viable et financièrement saine pour transformer un déchet commun en une ressource industrielle critique, créant une économie circulaire où les déchets de la ville aident à alimenter et à nettoyer l'industrie.