Master en Ingénierie et Technologie Environnementale

1^e PARTIE : MATIÈRES

1. FONDEMENTS DE L’INGÉNIERIE ENVIRONNEMENTALE

   Cette matière passe en revue les problèmes environnementaux caractérisant la société actuelle et le rôle de l’ingénierie environnementale, qui doit s’appuyer sur des aspects normatifs, sociologiques et économiques pour réaliser sa tâche de défenseur de l’environnement. Par ailleurs, il est fait une introduction à la pollution du point de vue chimique et une étude des outils de gestion environnementale comme étape préalable pour assurer la durabilité des processus.

   CONCEPTS DE BASE DE L’INGÉNIERIE ENVIRONNEMENTALE

   Définition de l’ingénierie environnementale. Le développement durable. Facteurs et processus liés à l’ingénierie environnementale. La chimie des polluants.

   LA RÉGLEMENTATION ENVIRONNEMENTALE COMME MOTEUR DE LA TECHNOLOGIE

   Introduction. L’ordre international. La protection de l’environnement dans l’Union Européenne. La protection de l’environnement en Amérique latine et dans les Caraïbes. La protection de l’environnement aux États- Unis.

   IMPACT ENVIRONNEMENTAL ASSOCIÉ À L’UTILISATION DE LA TECHNOLOGIE

   Introduction. Le changement climatique et l’effet de serre. La pluie acide. La destruction de la couche d’ozone. La marée noire. Effets sur l’environnement associés à l’exploitation de l’énergie nucléaire. Le smog photochimique. La dégradation du sol.

   OUTILS DE GESTION ENVIRONNEMENTALE

   Évaluation de l'impact environnemental. Analyse du cycle de vie (ACV). Le label écologique européen.

2. INGÉNIERIE DE VALORISATION ET TRAITEMENT DES DÉCHETS SOLIDES

   Après avoir étudié, dans une première matière, la collecte sélective comme une méthode d’homogénéisation de déchets et diverses procédures de valorisation (compostage, méthanisation, pyrolyse, entre autres), on examine la gestion des déchets chimiques et industriels dans une perspective non exclusive, c’est-à-dire en impliquant la majorité des départements et de la politique générale de l'entreprise. Ensuite, on procèdera à une exposition des concepts théoriques de base qui permettront de comprendre facilement la série d'exemples de recyclage des déchets légers, la plupart sont destinés à des matériaux de construction. Enfin, d’un point de vue technique, on décrira la technologie de vitrification générant des produits plus stables et moins lixiviables.

   LA GESTION INTÉGRALE DES RÉSIDUS SOLIDES

   Introduction. Concept de déchet et de sous-produit. Types de déchets solides. Gestion des déchets. Le recyclage des déchets. Stratégies de l’Union Européenne sur la gestion des déchets. Politique d’avenir dans la gestion des déchets.

   LES DÉCHETS SOLIDES URBAINS

   Introduction. Production de déchets solides urbains. Composition des déchets solides urbains. Système de gestion intégrale des résidus solides. La collecte sélective. Le compostage. Traitement thermique des déchets solides urbains. Le rejet dans une décharge contrôlée.

   ANNEXE I : GESTION DES LIXIVIATS DE DÉCHARGE

   Introduction. Composition du lixiviat. Facteurs ayant un impact sur la génération du lixiviat. Conditions prises en compte dans le traitement des lixiviats. Fonctionnement des méthodes.

   ANNEXE II : DÉGAZAGE DE DÉCHARGES

   Phases de production de biogaz. Composition du biogaz. Conception de base des systèmes d’extraction de gaz. Applications du gaz extrait.

   ANNEXE III : EXPLOITATION D'UNE DÉCHARGE

   Généralités. Préparation de la zone de rejet. Systèmes d’exploitation de décharges contrôlées. Disposition du déchet. Contrôles à réaliser lors de l’exploitation. Programme de sécurité et d’hygiène. Orientations économiques.

   LES DÉCHETS INDUSTRIELS

   Introduction. Gestion des déchets industriels. Caractérisation des déchets industriels. Classification des déchets industriels. Recyclage des déchets industriels. Les emballages et les déchets d’emballages. Tendances dans la gestion des déchets industriels

   ANNEXE IV : DISPOSITION DU REJET DES DÉCHETS INDUSTRIELS

   Introduction. Alternatives pour la gestion des déchets industriels. L’incinération des déchets liquides et pâteux. Traitements physicochimiques. Processus biologiques. Le dépôt des déchets industriels.

   FABRICATION DE MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION À PARTIR DE DÉCHETS

   Introduction. Techniques de solidification de déchets. Le traitement céramique. Contenu énergétique des matériaux de construction. Déchets destinés à la fabrication de matériaux légers. Déchets destinés à la fabrication de matériaux denses. Considérations environnementales des matériaux de construction.

   VITRIFICATION : UNE TECHNOLOGIE POUR LA VALORISATION DES DÉCHETS

   Introduction. La nature vitreuse. La vitrification comme technologie industrielle. Aspects énergétiques de la vitrification. Limitations de la vitrification. Exemples de déchets utilisés dans les processus de vitrification. Autres techniques de vitrification.

   VALORISATION DES DÉCHETS CHIMIQUES

   Introduction. Cadre historique. L’écologie industrielle. Origine des déchets chimiques. Méthodes de valorisation. Étude de faisabilité de la valorisation. Conclusions.

   CAS PRATIQUES

3. TRAITEMENT DES EAUX USÉES INDUSTRIELLES

   À partir d’une approche essentiellement technique, on décrit la nécessité d'intégrer la dimension environnementale de la ressource hydrique pour assurer la conservation, la qualité et l'utilisation rationnelle de l'eau. Une fois les caractéristiques des eaux usées connues, on examine certains des traitements auxquels sont soumises les eaux dans les stations d'épuration.

   Par la suite, on expose certains des traitements auxquels l'eau destinée à la consommation humaine est soumise et on montre en détail les caractéristiques des eaux usées, en fonction des activités industrielles qui les engendrent (textile, papier, alimentation, revêtement de surface, entre autres) et les traitements les plus appropriés pour chaque cas.

   ÉPURATION DES EAUX USÉES INDUSTRIELLES

   Introduction. Accords de réduction de la pollution. Rejet des eaux usées. Secteurs industriels. Opérations unitaires initiales. Processus d’épuration appliqués aux industries. Schémas type d’épuration. Technologies propres. Les meilleures techniques disponibles. Coûts d’investissement dans les EDAR.

   PROCESSUS PHYSIQUES D’ÉPURATION : LA FILTRATION

   Paramètres de caractérisation des eaux usées. Généralités sur la filtration. Milieu filtrant. Mécanisme de filtration. Modèles mathématiques. Conditions d’utilisation et point optimal de fonctionnement. Filtration par le fond. Filtration par le support. Filtration par les membranes. Autres types de filtres.

   PROCESSUS CHIMIQUES D’ÉPURATION : COAGULATION ET FLOCULATION

   Introduction. Fondements techniques du processus de coagulation et de floculation. Réactifs chimiques utilisés dans les processus de coagulation. Réactifs chimiques utilisés dans les processus de floculation. Choix du coagulant-floculant dans le laboratoire. Préparation et dosage de réactifs. Optimisation dans le dosage de réactifs. Applications des coagulants et floculants.

   PROCESSUS BIOLOGIQUES D'ÉPURATION DES EAUX USÉES

   Traitements aérobies et anaérobies. Principes de l’épuration biologique. Traitements biologiques de type naturel. Traitement d’installation. Autres systèmes de traitement biologique. Élimination de nutriments. Traitement de boues.

   TRAITEMENT PAR OSMOSE INVERSE

   Introduction. Définitions. Le mécanisme de rejet. Équations fondamentales. Facteurs qui influent sur l’efficacité des membranes. Types de modules d’osmose inverse. Encrassement des membranes. Entretien, lavage et conservation des modules. Installations d’osmose inverse. Considérations économiques. Considérations énergétiques. Considérations environnementales. Exemples d’application.

   PROCESSUS D'ÉCHANGE D'IONS

   L’échange ionique. Structure et types de résines. Résistance de la résine aux agents externes. Morphologie du dispositif. Applications des résines dans le traitement d’effluents. Le secteur de traitement de surfaces. Épuisement et régénération de la résine. Aspects environnementaux.

   RÉUTILISATION DES EAUX USÉES INDUSTRIELLES

   Introduction. Réglementation applicable au sujet de la réutilisation des eaux usées. Agents pathogènes et des indicateurs biologiques de la qualité des eaux. Traitements avancés pour la régénération et la désinfection des eaux usées. Utilisations industrielles de l’eau réutilisée. Modèles de réutilisation - régénération d’eau dans le secteur industriel. Autres utilisations de l’eau réutilisée.

   POTABILISATION DE L’EAU

   Introduction. Réglementation. Potabilisation de l’eau de surface. Désinfection de l’eau. Potabilisation des eaux saumâtres et souterraines.

   BONNES PRATIQUES DANS L'INDUSTRIE

   L’industrie agroalimentaire. L’industrie de la fourrure et de la tannerie. L’industrie textile. L’industrie du papier. L’industrie de traitement de surfaces. L’industrie chimique.

   CAS PRATIQUES

   Industrie agroalimentaire. Industrie de la tannerie. Industrie textile. Industrie du papier. Industrie de traitement de surfaces. Industrie chimique

   ANNEXE I : DIMENSIONNEMENT D’UNE INSTALLATION DE TRAITEMENT DES BOUES ACTIVÉES

   Introduction. Éléments impliqués. Fondements du dimensionnement. Calcul des bases de dimensionnement à partir des valeurs caractéristiques existantes. Pollution des eaux usées. Dimensionnement du bassin d’activation. Dimensionnement du décanteur secondaire.

   ANNEXE II : MODÉLISATION DES PROCESSUS BIOLOGIQUES DANS L’ÉPURATION DES EAUX USÉES

   Introduction. Définitions. Types de modèles et critères de sélection. Étapes à suivre pour la bonne élaboration d’un modèle. Modèles du processus d’épuration biologique. Modèle de décantation ou de sédimentation. Considérations finales. Exemple de simulation.

4. TRAITEMENT DES EFFLUENTS GAZEUX

   On décrit les polluants qui peuvent entraîner des effets néfastes sur l'homme et son environnement, produit principalement par l'emploi de combustibles fossiles dans la production d'énergie, de systèmes de chauffage et de véhicules à moteur. En outre, elle énonce les concepts d'émission et immission des polluants et des mesures correctives imposées dans toutes les industries, afin de ne pas dépasser les niveaux de qualité admissibles pendant la durée de fonctionnement de l'installation dans des conditions normales.

   NATURE DES POLLUANTS ATMOSPHÉRIQUES

   Introduction. Émissions atmosphériques. Immission de polluants atmosphériques. Combustion, combustibles fossiles et pollution atmosphérique. Formes d’évaluation des concentrations d’émission et immission. Émission et législation.

   DISPERSION DES POLLUANTS DANS L'ATMOSPHÈRE

   Introduction. Caractéristiques principales des cheminées. Influence des émissions sur la dispersion des polluants dans l'atmosphère. Influence des conditions météorologiques sur la dispersion de polluants dans l'atmosphère. Mécanismes de dispersion de polluants atmosphériques. Modèles de dispersion de polluants atmosphériques. Fondements physiques de la dispersion de polluants dans l’atmosphère.

   CONTRÔLE DE LA POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE

   Introduction. Systèmes d’épuration d’effluents atmosphériques pollués. Un cas particulier : les usines d’incinération de déchets. Centrales thermiques à charbon. Autres cas pratiques de correction d’émissions gazeuses dans les activités industrielles.

   ÉCHANTILLONNAGE DE POLLUANTS ATMOSPHÉRIQUES

   Introduction. Prélèvement de particules. Échantillonnage des gaz. Méthodes d’échantillonnage. Jauges de débit d’air.

   ANALYSE DE POLLUANTS ATMOSPHÉRIQUES

   Introduction. Analyse de particules. Analyse du dioxyde de soufre (SO2). Analyse du monoxyde de carbone (CO). Analyse d’oxydes d’azote (NO et NO2). Analyse de l’ozone (O3). Analyse des composés organiques volatils (COV)

   CAS PRATIQUES

5. VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DES DÉCHETS

   Dans le contexte d'une solution globale de valorisation des déchets, la récupération d’énergie joue un rôle très important. Cette matière expose en détail les principaux processus de valorisation énergétique pour obtenir de l'énergie électrique à partir des déchets qui, dans d'autres conditions, seraient amenés à la déchetterie. On fait également un bilan complet et facilement compréhensible avec une multitude de diagrammes d’exemples du système de cogénération, en tant que processus utilisé et accepté pour la production combinée de puissance et de chaleur.

   COMPOSITION ET CAPACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES COMBUSTIBLES

   Nature du combustible. Combustibles solides. Combustibles liquides. Carburants alternatifs. Transformations du carburant. Pouvoir calorifique des combustibles.

   COMBUSTION ET DESTRUCTION THERMIQUE DE DÉCHETS

   Définition de combustion. La combustion comme processus chimique. L’air dans la combustion. Le diagramme de combustion. Efficacité de la combustion. Destruction thermique de déchets.

   VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DES DÉCHETS MUNICIPAUX SOLIDES : L'INCINÉRATION

   Introduction. Types d’usines d’incinération de RSU. Législation européenne applicable à l’incinération de RSU. L’incinération au sein du système intégré de gestion de déchets. Fonctionnement d’un incinérateur de RSU. Récupération d’énergie. Impact sur l’environnement et risque sanitaire des incinérateurs. Viabilité économique d’un incinérateur de RSU. Conclusions.

   AUTRES PROCESSUS DE CONVERSION ÉNERGÉTIQUE DE LA FRACTION ORGANIQUE DES DÉCHETS

   Introduction. Combustion/incinération. Pyrolyse. Gazéification. Méthanisation ou fermentation anaérobie. Valorisation énergétique des boues d’EDAR. Dégazage des dépôts contrôlés.

   COGÉNÉRATION

   Aspects généraux de la cogénération. Turbines à vapeur. Turbines à gaz. Cycle combiné. Cogénération avec un moteur alternatif à combustion interne.

   CAS PRATIQUES

   ANNEXE I : SYSTÈMES D’ÉPURATION D’EFFLUENTS ATMOSPHÉRIQUES POLLUÉS

   ANNEXE II : CADRE ÉNERGÉTIQUE MONDIAL ACTUEL ET FUTUR

6. RÉCUPÉRATION DES SOLS CONTAMINÉS

   On procède à une révision des polluants habituels présents dans les sols et des processus et interactions se produisant dans leur intérieur. On réalise également une révision en profondeur des outils nécessaires pour mener à bien la caractérisation de la pollution du sol, ainsi que des technologies de récupération utilisées dans la décontamination des sols et de leur futur suivi et contrôle.

   INTRODUCTION

   Concepts et définitions généraux : sol, précipitation et infiltration, évaporation et évapotranspiration, etc. Sources de pollution et types de polluants les plus courants. Métaux lourds. Pesticides et herbicides. Composés organiques volatiles (COV). Polychlorobiphényles (PCB). Hydrocarbures polyaromatiques (PAH). Les nutriments. Polluants radioactifs et autres polluants inorganiques. Émissions atmosphériques acides. Utilisation d’eau d’irrigation saline. Pollution par des exploitations minières.

   PHASE DE RECHERCHE SUR L’EMPLACEMENT POTENTIELLEMENT POLLUÉ

   Description des activités historiques et actuelles (naturelles et anthropiques). Sources de pollution. Plan d’échantillonnage et de recherche sur le sol pollué. Prévision de l’évolution et dispersion de la pollution : modélisation. Analyse des risques.

   PHASE DE CONCEPTION ET DE MISE EN PLACE DE TECHNIQUES D’ASSAINISSEMENT ET/OU DE RÉCUPÉRATION

   Introduction. Principales techniques utilisées dans la décontamination des sols : traitements biologiques, processus physiques, processus thermiques, processus chimiques, solidification/stabilisation, techniques de traitement innovantes. Restauration du sol pour les exploitations minières.

   PHASE FINALE DE CONTRÔLE ET DE SUIVI

   Aspects généraux dans l’aménagement du territoire en ce qui concerne les sols pollués : des points de vue régional et local.

7. GESTION ET AUDITS ENVIRONNEMENTAUX DANS L’ENTREPRISE ISO 14001

   Les systèmes de gestion environnementale (SGE) sont décrits comme un outil qui tend à organiser et à formaliser des procédures que l’entreprise effectue en considérant des aspects environnementaux dans toutes ses activités. En outre, on présente les étapes nécessaires à la mise en œuvre de cet instrument de gestion environnementale, orienté sur la protection de l’environnement et la réduction des obstacles du commerce international.

   ENTREPRISE ET ENVIRONNEMENT

   Introduction. Mesures de protection environnementale. Normalisation.

   LES SYSTÈMES DE GESTION ENVIRONNEMENTALE DANS L'ENTREPRISE (SGMA)

   Introduction. Qu’est-ce qu’un SGE ? À quoi servent et pourquoi met-on en place les SGE ? Qui peut mettre en place un SGE ? Parties concernées par la mise en place d'un SGE. Comment met-on en place les SGE ? Élection du SGE. Bilan mondial de mise en place de la norme ISO 14001

   LA NORME ISO 14001

   La famille de normes ISO 14000 Structure du document ISO 14001. Définitions. Objectifs et portée de la norme ISO 14001. Principes de base de la norme ISO 14001. Cycle d’amélioration continue. Mise en place de la norme ISO 14001 Révision par la direction. Certification du SGMA selon la norme ISO 14001. DOCUMENTATION DU SGE ISO 14001 Niveau I : Manuel de gestion de l'environnement. Niveau II : Procédures. Niveau III : Instructions. Niveau IV : Registres. Contrôle de la documentation.

   AUDITS ENVIRONNEMENTAUX

   Introduction. Qu’est-ce qu’un audit environnemental ? Pourquoi fait-on un audit environnemental ? Objectifs de l’AE. Portée de l’AE. Types d’AE. Qui se charge de l’AE ? Comment se fait un AE ? Phases de préparation de l’audit. Phase d´exécution. Phase d'information ou de rapport. Relations entre l’AE et l’étude de l’impact sur l’environnement. L’audit de conformité avec la norme ISO 14001

   MANUEL D’AUDIT

   Données générales de l'audit. Données générales de l’installation. Documentation exigée par l'administration. Utilities. Consommations et qualités de l’eau. Pollution atmosphérique. Eaux usées. Déchets.

   CAS PRATIQUES

2^e PARTIE : MÉTHODOLOGIE DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET PROJET FINAL

La deuxième partie du Master en Ingénierie et technologie environnementale consiste en la réalisation de la Méthodologie de la recherche scientifique et en l’élaboration d’un projet final.

La méthodologie de recherche scientifique présente les étapes du processus de recherche et ses techniques, afin que l’étudiant fasse une approche avec la méthode scientifique et que cela lui permette d’apporter des contributions dans son domaine de travail. Le programme a été divisé en plusieurs chapitres avec des exercices, lesquels cherchent à réussir un apprentissage progressif des concepts de base et des méthodes de recherche.

Le projet final (PF) consiste en l’élaboration d’un travail de recherche et/ou bibliographique, sur la base d’un protocole d’interaction entre l’étudiant et le directeur de projet final permettant de jauger le degré de connaissance d’un étudiant sur un ou plusieurs thèmes liés au programme.

Ce projet peut être élaboré en parallèle avec l’étude des matières. D’ailleurs, il est recommandé de commencer s’y mettre lorsque les 2/3 du programme sont réalisés.

Remarque : Le contenu du programme académique peut être soumis à de légères modifications en fonction des mises à jour ou des améliorations effectuées.