Published December 2019 | Version v1
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Environmental impacts of food waste biological processing techniques: composting and methanization - Final report + Synthesis + Short synthesis - Critical review report, December 2019

  • 1. Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement - Inrae (France)
  • 2. Universite de Nantes (France)
  • 3. Centre national de la recherche scientifique - CNRS (France)
  • 4. Direction Economie Circulaire et Dechets - DECD, Service Mobilisation et Valorisation des Dechets - SMVD (France)

Description

It is foreseen by the Energy Transition and Green Growth Act of August (published on August 17, 2015) that by 2025 every private individual shall have access to a separate food waste collection. For this, different solutions can be implemented such as individual, public or private composting, agro-industrial or agricultural anaerobic digestion. These solutions allow for the production of agronomic feedstock along with energy in the case of anaerobic digestion. Yet, these treatment options also present environmental impacts that should be evaluated when assessing their interest. In this context, and to meet concerns that have been addressed, the ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maitrise de l'Energie) wants to compare through a Life Cycle Analysis (LCA) the various food waste collection and upgrading solutions from an environmental point of view: private composting, public composting, industrial composting, 'on-farm' anaerobic digestion and centralized anaerobic digestion. The Life Cycle Assessment is attributional, and the functional unit is the treatment of 1 kg of food waste (FW). The system boundaries include the waste collection and the upstream storage of food waste if relevant, the composting or anaerobic digestion process, the downstream storage, the transportation and the spreading of the resulting agronomic product (compost or digestate). The environmental impacts are presented in three different ways: generated impact (negative impacts on the environment related to feedstock production and emissions), avoided impacts (positive impacts on the environment related to valuable products and energy production) and aggregated impacts that are the sum of generated and avoided impacts. Value-chain and process equipment design has been based on existing facilities. The impacts have been assessed based on a literature study and existing LCAs studies and databases (Ecoinvent V3). The results show that negative impacts on the environment are mainly related to nitrogen, phosphate and carbon emissions during the process (composting or anaerobic digestion) and during the spreading of the compost and the digestate. However, it has been extremely difficult to evaluate the emissions during the composting/anaerobic digestion (especially biogas leaks) and to differentiate the value chains/scenarios due to the lack of data source and their poor reliability. Moreover, the spreading techniques for compost and digestate also have a strong influence on the impacts generated. Regarding the potentially avoided impacts, the agronomic value of digestate and composts is the main lever to improve the environmental benefits, thanks to substitution of soil enricher (compost) and mineral fertilizer (digestate). The energy produced in the case of anaerobic digestion is also of great interest in terms of avoided impacts when substituted for electricity in the case of Combined Heat and Power (CHP) or natural gas in the case of injection in the public grid. It shall be stressed that this LCA is based on standard facilities and that the environmental comparison with other value chains can be generalized by no means. The collected data may be used on a given territory to compare various combinations of these value chains reminding that they are designed to coexist with a view to territorial optimization. Considering economic, technical and social contexts and regulations is essential when drawing these comparisons. (authors)

Abstract (French)

La loi de transition energetique pour la croissance verte du 17 aout 2015 prevoit que tous les particuliers disposent d'une solution pratique de tri a la source de leurs dechets de cuisine et de table (DCT) avant 2025. Differentes solutions peuvent etre mises en oeuvre pour ecarter ces DCT des ordures menageres residuelles: compostage individuel, compostage collectif de proximite, compostage industriel, methanisation en melange avec d'autres dechets organiques d'origine agricole ou agro-industrielle... Ces modes de traitement permettent la production d'une matiere valorisable agronomiquement, et d'energie dans le cas de la methanisation. Cependant, ces filieres presentent aussi des impacts sur l'environnement qu'il convient d'evaluer pour en determiner l'interet. Dans ce contexte, et pour donner suite a des questionnements qui lui ont ete adresses, l'ADEME a souhaite comparer l'interet environnemental, par la methode d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) de differentes filieres de traitement biologiques des dechets alimentaires: par compostage domestique, compostage partage, compostage industriel, methanisation a la ferme, et methanisation centralisee. Le choix a ete fait de realiser une ACV attributionnelle, avec pour unite fonctionnelle le traitement de 1 kg de DCT. Le perimetre qui a ete pris en compte couvre la collecte des DCT et leur stockage en amont lorsqu'ils ont lieu, le procede de valorisation par compostage ou methanisation, le stockage aval du digestat, ainsi que le transport et l'epandage du compost ou digestat le cas echeant. Dans cette ACV comparative, nous nous sommes efforces de presenter les resultats d'impacts sur l'environnement selon trois types: les impacts generes (impacts negatifs sur l'environnement qui sont lies a l'emploi des matieres premieres et aux rejets et emissions), les impacts evites (impacts positifs sur l'environnement lies a la production de produits ou d'energie), et enfin les impacts agreges qui somment les impacts generes et evites. Le dimensionnement des ouvrages et equipements a ete realise en s'appuyant sur des sites existants, et les impacts ont ete caracterises en s'appuyant sur la bibliographie ainsi que sur les bases de donnees d'ACV existantes (Ecoinvent v3). Il ressort de cette ACV que les impacts negatifs sur l'environnement sont principalement dus aux emissions (azotees, phosphorees, et carbonees) au cours des procedes de compostage ou methanisation, et lors de l'epandage du compost et du digestat. Cependant, l'evaluation des niveaux d'emissions lors des procedes de compostage et de methanisation (notamment les emissions de biogaz a partir des soupapes de securite) et la differenciation entre les filieres se sont averees un exercice difficile dans la mesure ou les sources de donnees etaient peu nombreuses ou que leur fiabilite etait mal caracterisee. De plus, les pratiques d'epandage conditionnent fortement les impacts lies a la valorisation des composts et des digestats. Concernant les impacts potentiellement evites, la valorisation agronomique du compost et des digestats est le principal levier qui permet de degager des benefices environnementaux grace a la substitution d'un amendement pour le compost, et d'un fertilisant pour le digestat. La production d'energie dans le cas de la methanisation presente egalement un interet significatif en termes d'impacts evites, en substitution au mix electrique dans le cas d'une valorisation par cogeneration, et au gaz naturel lors d'une valorisation par injection. La realisation de cette ACV s'est appuyee sur des installations type, et la comparaison de l'interet environnemental des filieres entre elles n'est en aucun cas generalisable. Les donnees recoltees pourront etre utilisees sur un territoire donne, pour comparer plusieurs combinaisons possibles de ces filieres qui ont vocation a coexister dans une optique d'optimisation territoriale. La prise en compte des conditions economiques, sociales, techniques et reglementaires sont essentielles lors de ces comparaisons. (auteurs)

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Additional details

Additional titles

Original title (French)
Impacts environnementaux de filieres de traitements biologiques des dechets de cuisine et de table: compostages et methanisations - Rapport Final, Decembre 2019. Impacts environnementaux de filieres de traitements biologiques des dechets alimentaires: compostages et methanisations - Synthese + Synthese courte + Rapport de revue critique, Decembre 2019

Publishing Information

Imprint Pagination
162 p.
Report number
INIS-FR--23-0597

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