Landfill gas is a powerful, unavoidable byproduct of waste decomposition. If left uncontrolled, this methane-rich gas can build pressure beneath the final cap, causing liner "whales" ou des bulles, compromettant la stabilité des pentes et créant des points d'émission incontrôlés. En termes simples, la gestion de ce gaz n’est pas facultative ; c'est une exigence critique en matière de sécurité et d'environnement.
La solution est une couche d'évacuation des gaz, une voie dédiée conçue pour collecter et transporter en toute sécurité le gaz vers les évents. Ce guide explique pourquoi le géocomposite moderne (un noyau de géonet lié à des couches géotextiles) n'est pas seulement une alternative aux couches de gravier traditionnelles, mais une solution techniquement supérieure pour la conception de fermetures de décharges.
Commençons par comprendre le rôle fondamental que joue cette couche.
Comprendre la fonction des couches d'évacuation des gaz dans les décharges
Le couche d'évacuation des gaz est un élément essentiel du système de couverture finale de la décharge. Sa fonction principale est de créer un espace vide à haute perméabilité directement sous le capuchon imperméable de la géomembrane. Cela permet gaz de décharge, qui se déplace naturellement vers le haut, pour être intercepté et canalisé horizontalement vers des tuyaux de collecte ou des évents au lieu de créer une pression. Cette fonction unique est cruciale pour maintenir l’intégrité à long terme de l’ensemble du système de bouchage.
Comment les Geonets fournissent une capacité de transport de gaz à haut débit
Le cœur d’un système moderne d’évacuation des gaz est le géonet. Il s'agit d'une structure polymère tridimensionnelle composée de nervures qui se croisent et créent un espace vide de grand volume. Ses performances en évacuation des gaz sont définies par deux propriétés clés :
- Débit élevé dans le plan : Contrairement au sol ou au gravier, un géofilet est conçu spécifiquement pour la transmission latérale. Ses canaux ouverts et continus offrent une résistance minimale au flux de gaz, permettant à de grands volumes de gaz de se déplacer rapidement sur de vastes zones. Les géonets triplanaires hautes performances offrent une capacité de débit encore plus grande que les produits biplanaires standard.
- Résistance à la compression : Une couche d'évacuation des gaz doit maintenir son espace vide sous l'immense poids de la couverture de sol sus-jacente (qui peut avoir une épaisseur de 300 mm ou plus). Les géonets sont fabriqués à partir de polyéthylène haute densité (HDPE), qui résiste à l'écrasement et maintient sa structure sous des charges de compression élevées, garantissant que le chemin d'écoulement reste ouvert pendant des décennies.
Pourquoi l'ajout d'un géotextile améliore l'efficacité de l'évacuation des gaz
Bien qu’un géoréseau fournisse le chemin d’écoulement, il ne peut pas fonctionner de manière fiable à lui seul. Il nécessite un géotextile non tissé laminé sur une ou deux faces pour créer un géocomposite complet. Le géotextile remplit deux fonctions essentielles :
- Filtration: La couche supérieure de géotextile agit comme un filtre, empêchant les fines particules de sol de la couverture sus-jacente de pénétrer dans les canaux du géofilet et de les obstruer. Sans ce filtre, le géonet perdrait rapidement sa capacité de débit.
- Protection: La couche géotextile inférieure sert de coussin, protégeant la géomembrane sous-jacente de l'abrasion ou de la perforation potentielle par les nervures rigides du géonet.
Une spécification typique pour le géotextile dans ces composites est un tissu non tissé d'un poids de 200 g/m² ou plus, assurant à la fois une filtration efficace et une protection adéquate.
Avantages en termes de performances des composites Geonet-Géotextile
Lorsqu'ils sont combinés, un géofilet et un géotextile créent un système haute performance présentant des avantages significatifs pour les performances à long terme des décharges.
- Risque de colmatage considérablement réduit : La structure technique d'un géonet est beaucoup moins sensible aux colmatage biologique (bio-encrassement) que la surface poreuse du gravier. Les nervures lisses en PEHD rendent difficile la formation de masses continues bloquant le flux pour les biofilms microbiens.
- Transmissivité fiable à long terme : Des études montrent que même si tous les matériaux de drainage subissent une certaine réduction de débit au fil du temps, les géocomposites conservent exceptionnellement bien leurs performances. Il est courant qu'un géocomposite conserve plus de 70 % de sa capacité d'écoulement initiale après 20 ans, alors que les couches de gravier peuvent en perdre 50 à 90 % en raison du colmatage.
- Durabilité et résistance chimique : Fabriqués à partir de PEHD, ces composites sont chimiquement inertes et ne réagiront pas avec le lixiviat ou d'autres matériaux présents dans la décharge. Ils sont également flexibles et peuvent résister au tassement différentiel qui se produit lors de la décomposition des déchets.
Comparaison avec les couches traditionnelles de ventilation des gaz de gravier
Pendant des décennies, la norme en matière d’évacuation des gaz était une épaisse couche de gravier ou de pierre concassée. Bien que peu coûteux en tant que matière première, il présente des inconvénients techniques et logistiques importants par rapport à un géocomposite.
| Fonctionnalité | Couche de gravier traditionnelle | Composite Geonet-Géotextile |
|---|---|---|
| Épaisseur typique | 300 millimètres | 10-15 mm |
| Économies d’espace aérien | Consomme un espace aérien précieux dans les décharges | Économise plus de 95 % de l'espace vertical, maximisant la capacité |
| Poids & Logistique | Extrêmement lourd ; nécessite des carrières massives & transport | Léger et livré en rouleaux ; facile à manipuler |
| Risque de colmatage | Risque élevé de colmatage biologique et de particules fines | Faible risque ; conçu pour un débit stable à long terme |
| Installation | Équipement lent, exigeant en main-d'œuvre et lourd requis | Rapide et simple ; peut être déployé par une petite équipe |
| Cohérence des performances | Très variable en fonction de la qualité et de l'emplacement de la pierre | Fabriqué en usine pour des performances constantes et fiables |
Considérations de conception pour l'utilisation de couches de ventilation de gaz géocomposites
Bien que les géocomposites soient supérieurs, ils doivent être conçus et installés correctement.
Calcul de la capacité de débit requise (transmissivité)
Le paramètre clé de conception est la transmissivité (θ), qui mesure le débit dans le plan. La transmissivité requise doit être supérieure au taux de génération de gaz attendu. Une formule simplifiée est :
θ_required = (Gas Generation Rate) / (Slope Gradient × Slope Length)
Pour une décharge typique, la transmissivité à long terme requise est souvent de l'ordre de 2 x 10⁻⁵ m²/s. Un géocomposite standard peut fournir une transmissivité initiale de 0.3 x 10⁻³ m²/s ou supérieur. Cependant, la conception doit tenir compte d’une réduction des performances à long terme.
- Facteur de réduction géocomposite : Supposons qu'il conservera environ 70 à 90 % de son débit initial.
- Facteur de réduction du gravier : Il faut supposer qu'il ne conservera qu'environ 30 à 50 % de son débit initial.
Cela signifie qu'une couche de gravier a besoin d'une transmissivité initiale beaucoup plus élevée (et donc d'une plus grande épaisseur ou d'un matériau de meilleure qualité) pour répondre aux mêmes exigences de conception à long terme.
Scénarios de cas où Geonet + Geotextile fonctionne le mieux
Bien qu'ils conviennent à presque toutes les fermetures de décharges, les géocomposites sont les seulement choix pratique dans plusieurs scénarios courants :
- Pentes raides : Le gravier est lourd et peut être instable sur les pentes abruptes, augmentant le risque d'écaillage et de rupture de la couverture. Les géocomposites légers sont beaucoup plus stables.
- Espace aérien limité : Lorsque maximiser la capacité de mise en décharge est une priorité, économiser 250 à 300 mm de hauteur verticale sur toute la couverture finale représente une valeur financière énorme.
- Pression de surcharge élevée : Dans les décharges profondes, le poids de la couverture finale est immense. Les géonets sont spécialement conçus pour maintenir l'écoulement sous ces charges élevées, où le gravier peut s'écraser ou se consolider.
- Sites distants ou difficiles : Transporter des milliers de tonnes de gravier de qualité vers un site éloigné est souvent irréalisable d’un point de vue logistique et financier. L’expédition de rouleaux légers de géocomposite est beaucoup plus efficace.
Conclusion:
Même si les couches de gravier traditionnelles peuvent fonctionner, elles représentent une approche dépassée chargée de risques de colmatage, de performances incohérentes et de défis logistiques. Le composite géonet-géotextile est une solution conçue avec précision qui offre une fiabilité à long terme supérieure, une capacité de débit supérieure sous charge et des avantages de construction significatifs. Pour une conception de décharge moderne, il permet d'économiser un espace aérien précieux, de réduire les coûts de construction et de fournir un système plus fiable pour gérer en toute sécurité les gaz de décharge pendant toute la période post-fermeture.
