Analyse par carbone-14 et méthode de dissolution sélective

  • La méthode par dissolution sélective n’est pas applicable dans plusieurs cas
  • Le carbone-14 n’est pas limité par la biodégradabilité de l’échantillon
  • Beta Analytic fournit le test EN 15440, pas la MDS

Le besoin de distinguer entre les fractions d’émissions de CO2 biogènes et fossiles est devenu pressant avec l’émergence des bourses de carbone, non seulement en Europe, mais aussi en Amérique du Nord et dans d’autres régions du monde. Les gouvernements et les industriels doivent se plier à des lois limitant leurs émissions annuelles de dioxyde de carbone. Il leur est nécessaire de connaître la part de composé biogène dans leurs combustibles pour pouvoir satisfaire aux différentes réglementations et être éligibles aux programmes incitatifs (efforts dont le but est de limiter le réchauffement climatique en réduisant les gaz à effet de serre).

La détermination de la fraction biogène était une tâche délicate pour les industries utilisant des combustibles mélangés/hétérogènes, comme les combustibles solides de récupération (CSR), ou les combustibles dérivés de déchets (CDD). Différentes méthodes ont été mises au point dans cet objectif, la méthode par dissolution sélective étant l’une des premières.

Détermination de la fraction de biomasse dans les CSR

Les combustibles solides de récupération ou les combustibles dérivés de déchets sont des combustibles solides produits à partir de déchets non-dangereux. Ils sont valorisés énergétiquement dans des installations d’incinération ou de co-incinération, avec des déchets ménagers, commerciaux ou industriels, et remplacent les énergies fossiles dans les cimenteries, les centrales électriques et les chaudières industrielles.

La nomenclature élaborée par le Comité Européen de Normalisation (CEN), mandatée par la Commission Européenne en 2002 pour étudier la question, décrit les CSR comme “pouvant être composés de matériaux qui, bien que recyclables, se présentent sous une forme ne permettant pas un recyclage respectueux de l’environnement. D’une part, le matériel collecté et/ou trié, et conditionné pour être recyclable, n’est pas inclus dans les CSR. D’autre part le matériel recyclable ne doit pas être exclu, sinon cette exclusion pourrait conduire à leur élimination et le gaspillage des ressources qu’elles peuvent apporter”.

En conséquence de quoi, le CEN élabore les spécifications techniques définies dans le CEN/TS 15440, permettant de déterminer le contenu en biomasse des CSR. Le rapport CEN/TS 15440:2006 mentionne les méthodes par dissolution sélective, la méthode de tri manuel, et la méthode réductionniste. Une norme a été créée basée sur ces spécifications techniques. La normes EN 15440, publiée en 2011, inclue la MDS, la méthode de tri manuel, et la méthode par le carbone 14.

Méthode de dissolution sélective

La méthode de dissolution sélective part du principe que l’ensemble de la biomasse dans le CSR se dissout dans l’acide ou le peroxyde d’hydrogène contrairement à la partie fossile. La méthode a été initialement développée pour étudier la biodégradabilité du compost. Son utilisation pour les CSR est basée sur l’hypothèse que “biomasse” équivaut à “biodégradable”, ce qui n’est pas nécessairement vrai.

L’hypothèse est valide dans plusieurs cas, mais des incertitudes demeurent lorsque le combustible contient une fraction biodégradable autre que de la biomasse, comme du nylon, ou tout simplement lorsque la biomasse n’est pas entièrement biodégradable, comme dans le cas de la laine. Ces limites sont reconnues dans le CEN 15440.

Le CEN 15440:2006 note également qu’une analyse au carbone-14 est une méthode alternative permettant de déterminer le contenu en biomasse exprimé en pourcentage de carbone. La méthode commençait à être développée pour une utilisation sur les CSR. Ce qui n’empêcha pas le CEN de la reconnaître dès 2006, en élaborant le rapport technique correspondant, CEN/TR 15591 – détermination du contenu en biomasse dans les CSR, basée sur la datation par radiocarbone. Le CEN/TR 15591 a été approuvé en janvier 2007, et ce rapport technique est devenu une norme CEN en 2008 – la CEN/TS 15747. En 2011, la norme EN 15440 a remplacé CEN/TS 15747.

Avantages de la méthode basée sur le carbone-14

Le CEN/TR 15591 reconnaît que les limitations de la méthode par dissolution sélective sont handicapantes dans le cas de combustibles mélangeant des matières fossiles et de la biomasse au niveau moléculaire. La datation par radiocarbone, bien que plus chère et nécessitant un personnel qualifié, est bien plus adaptée dans certains cas problématiques que les autres approches.

Le “National Greenhouse and Energy Reporting (Measurement) Technical Guidelines” édicté en 2008 par le ministère australien en charge de l’énergie et du changement climatique, considère les techniques à base de radiocarbone meilleures que la dissolution sélective, étant applicables à tous types de mélanges de carburants, incluant aussi bien les gaz, les liquides et les solides. Il est possible d’analyser soit les composés directement, soit les gaz résultants de la combustion, ce qui s’avère très utile pour les usines disposant de systèmes de suivi. La méthode présente également l’avantage de nécessiter des quantités d’échantillons moindres.

Fraction de biomasse à travers son pouvoir calorifique

Malgré ses limitations, la dissolution sélective permet d’estimer la fraction de biomasse du CSR en déterminant son pouvoir calorifique, ce qui n’est pas possible avec la datation au carbone-14, étant donné que l’on ne sépare pas la biomasse du reste pour procéder à l’analyse, tout comme il n’est pas possible de faire la détermination en considérant la masse.

Le pourcentage de l’énergie due à la biomasse peut cependant être calculé. Les détails des calculs sont consultables dans un rapport commandé par la Renewable Energy : Association britannique, en coopération avec l’université Columbia, voir les pages 8-9

Beta Analytic ne fournit pas le test SDM

Beta Analytic, laboratoire basé à Miami en Floride, est accrédité ISO/IEC 17025:2005 pour la datation au radiocarbone. Il fournit le test EN 15440, application industrielle de cette technique, en Europe, à ceux qui utilisent des combustibles solides de récupération. L’entreprise ne fait pas de tests basés sur la méthode de dissolution sélective.