Projet de norme P 0413-220-2 - Conseil canadien du compostage
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© BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 Amendements organiques – Composts – Détermination du taux d’assimilation d’oxygène – Méthode respirométrique Organic Soil Conditioners – Composts – Determination of Oxygen Uptake Rate – Respirometric Method Avis concernant les droits d’auteur Ce document du Bureau de normalisation du Québec (BNQ) est un projet de norme qui est protégé par les lois canadiennes et les traités internationaux sur les droits d’auteur. Sauf si les lois en matière de droits d’auteur l’autorisent, aucune partie de ce projet de norme ne peut être reproduite, enregistrée dans un système d’extraction ou transmise sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’enregistrement ou autres, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation de reproduction doivent être adressées au BNQ. Toute reproduction est soumise au paiement de droits ou à un contrat de licence. Les contrevenants pourront être poursuivis. Avertissement Ce document n’est pas une norme du Bureau de normalisation du Québec. Il est distribué sous réserve de modifications pour examen et observations et ne peut être cité comme norme. Descripteurs : amendement organique, assimilation d’oxygène, compost, matière organique, respirométrie. ICS : 19.020; 65.080 Projet de norme P 0413-220-2 AVIS DÉGAGEMENT DE RESPONSABILITÉ Le présent document a été élaboré comme document de référence à des fins d’utilisation volontaire. C’est la responsabilité des utilisateurs de vérifier si des lois ou des règlements rendent obligatoire l’utilisation du présent document ou si des règles dans l’industrie ou des conditions du marché l’exigent, par exemple, des règlements techniques, des plans d’inspection émanant d’autorités réglementaires, des programmes de certification. C’est aussi la responsabilité des utilisateurs de tenir compte des limites et des restrictions formu-lées notamment dans l’objet ou dans le domaine d’application, ou dans les deux. INTERPRÉTATION Dans le présent document, l’utilisation des expressions et des formes verbales présentées ci-dessous, des notes et des annexes informatives doit être interprétée par le lecteur ou la lectrice de la façon suivante. Les formes verbales conjuguées doit et doivent sont utilisées pour exprimer une exigence qui doit être respectée pour se conformer au présent document. Les expressions équivalentes il convient et il est recommandé sont utilisées pour exprimer une suggestion ou un conseil utiles mais non obligatoires ou la possibilité jugée la plus appropriée pour se conformer au présent document. À l’exception des notes normatives, indiquées comme telles dans le bas des figures et des tableaux, qui contiennent des exigences, toutes les autres notes sont informatives et servent à fournir des éléments utiles à la compréhension d’une exigence ou de son intention, des clarifications ou des précisions. Les annexes informatives fournissent des renseignements supplémentaires destinés à faciliter la compréhension ou l’utilisation de certains éléments du présent document ou à en clarifier l’application, mais ne contiennent aucune exigence à respecter. © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 AVANT-PROPOS Le présent document a été élaboré par les personnes suivantes : CANTIN, Sophie Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) PETITCLERC, Odette Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) ALLARD, Sylvain Bureau de normalisation du Québec (BNQ) Le présent document a été approuvé par le comité de normalisation sur les composts, formé des membres suivants : ANTLER, Susan Conseil canadien du compostage (CCC) BERMAN, Laura Foodshare Toronto BRYDEN, Jack B.C. Ministry of Water, Land and Air Protection CANTIN, Pascale Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ) CANTIN, Sophie Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) FRY, Rodney J. Envirem Technologies Inc. GAMBLE, Scott Earth Tech (Canada) Inc. GARDINER, Ian Agence canadienne de l’inspection des aliments (ACIA) HÉBERT, Marc Ministère de l’Environnement du Québec (MEN) HENNESSEY, Tom Miller Composting Corporation HOLE, Jim Hole’s Greenhouses & Gardens Ltd. © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 KIDNIE, Rod All Treat Farms Ltd. PATTERSON, Greg A&L Canada Laboratories East Inc. POTVIN, Denis Association québécoise des industriels du compostage (AQIC) ALLARD, Sylvain (coordonnateur) Bureau de normalisation du Québec (BNQ) © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 SOMMAIRE Page INTRODUCTION 1 1 OBJET 1 2 DOMAINE D’APPLICATION 1 3 RÉFÉRENCES NORMATIVES 2 3.1 3.2 2 2 GÉNÉRALITÉS DOCUMENTS NORMATIFS 4 DÉFINITIONS 2 5 PRINCIPE 3 6 MATÉRIEL ET RÉACTIFS 3 7 APPAREILLAGE 3 8 ÉCHANTILLONS 4 8.1 8.2 4 4 9 ÉCHANTILLONNAGE ENTREPOSAGE DES ÉCHANTILLONS MODE OPÉRATOIRE 5 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 5 5 5 5 6 MESURES DE SÉCURITÉ ÉTALONNAGE PRÉALABLES AUX ESSAIS PRÉPARATION DE LA PRISE D’ESSAI ESSAI © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 10 CALCUL ET EXPRESSION DES RÉSULTATS 7 11 RAPPORT D’ESSAI 9 ANNEXE A — PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU RESPIROMÈTRE FIGURE A.1 — SCHÉMA D’UN RESPIROMÈTRE 11 11 © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 AMENDEMENTS ORGANIQUES — COMPOSTS — DÉTERMINATION DU TAUX D’ASSIMILATION D’OXYGÈNE — MÉTHODE RESPIROMÉTRIQUE INTRODUCTION La présente norme propose une méthode respirométrique qui a été adaptée à partir d’une méthode mise au point par le Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) et qui a été présentée au quatrième congrès annuel du Conseil canadien du compostage les 13 et 14 juin 1994 à Toronto sous le titre Mise au point d’une méthode respirométrique pour l’évaluation de la stabilité des composts. La méthode utilise un respiromètre pour déterminer la quantité d’oxygène consommé lors de l’activité métabolique des microorganismes aérobiques dans un échantillon de compost pendant une période de temps, ce qui permet d’estimer l’activité biologique d’un compost. Étant donné que l’activité biologique d’un compost diminue au fur et à mesure que le procédé de compostage se complète, le taux d’assimilation d’oxygène diminue et peut être utilisé comme un indicateur de la maturité du compost. 1 OBJET La présente norme décrit une méthode pour déterminer le taux d’assimilation d’oxygène d’un compost à l’aide de la respirométrie. 2 DOMAINE D’APPLICATION La présente méthode s’applique aux composts de sources diverses utilisés comme amendements organiques. page 1 © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 3 RÉFÉRENCES NORMATIVES 3.1 GÉNÉRALITÉS Il convient de prendre note que, dans la présente norme, une référence normative datée signifie que c’est l’édition donnée de cette référence qui s’applique, tandis qu’une référence normative non datée signifie que c’est la dernière édition de cette référence qui s’applique. Aux fins du présent document, les ouvrages de référence suivants contiennent des exigences dont il faut tenir compte et sont cités aux endroits appropriés dans le texte : 3.2 DOCUMENTS NORMATIFS BNQ (Bureau de normalisation du Québec) CAN/BNQ 0413-200 Amendements organiques — Composts. (Organic Soil Conditioners — Composts.) ASTM (American Society for Testing and Materials) ASTM D 2974 Test Method for Moisture, Ash, and Organic Matter of Peat and Other Organic Soils. ISO (Organisation internationale de normalisation) ISO 3310-1 Tamis de contrôle — Exigences techniques et vérifications — Partie 1 : Tamis de contrôle en tissus métalliques. (Test sieves — Technical requirements and testing — Part 1: Test sieves of metal wire cloth.) 4 DÉFINITIONS Les termes utilisés dans le présent document définis dans la norme CAN/BNQ 0413-200, à l’exception des termes suivants qui sont ainsi définis : suspension, n. f. Système formé de matières solides qui flottent dans un fluide. Anglais : suspension. volume d’air disponible dans le respiromètre (V), n. m. Volume obtenu par l’addition des volumes d’air de la chambre à échantillon, de la chambre de la solution caustique, de la chambre du capteur pour la mesure du volume ou de la pression d’air et de tout l’air contenu dans les tubulures et la pompe, duquel sont successivement soustraits le volume du compost en suspension dans l’eau et le volume de la solution caustique. Anglais : available volume of air in the respirometer; V. respirométrie, n. f. Méthode d’analyse utilisée pour la détermination de l’activité métabolique par la consommation d’oxygène. Anglais : respirometry. © BNQ, 2004 page 2 Projet de norme P 0413-220-2 5 PRINCIPE Lorsqu’un échantillon de compost est placé dans la chambre à échantillon du respiromètre, les microorganismes présents dans le compost utilisent l’énergie produite par l’oxydation du carbone, de sorte qu’il en résulte une assimilation de l’oxygène et un rejet de bioxyde de carbone. Lorsque le rejet de bioxyde de carbone est absorbé par une solution caustique, le volume d’oxygène utilisé n’est pas compensé par la production de bioxyde de carbone, de sorte qu’il en résulte une perte nette du volume d’air disponible dans le respiromètre qui est égale au volume d’oxygène utilisé. L’oxygène consommé peut donc être déterminé en mesurant le changement de volume ou la baisse de pression dans le respiromètre pendant une période de temps. 6 7 MATÉRIEL ET RÉACTIFS a) Solution caustique : solution de 4,2 mol/l d’hydroxyde de potassium (KOH) ou l’équivalent. b) Agent antimousse non biodégradable. c) Eau distillé. APPAREILLAGE Matériel courant de laboratoire, auquel s’ajoutent : a) un respiromètre1 (voir annexe A) qui doit être composé des éléments suivants : • une chambre à échantillon d’un volume minimal de 3 litres à laquelle sont ajoutés un diffuseur d’air et une colonne de brassage; • une chambre de la solution caustique; • une pompe à air avec sa tuyauterie et ses branchements; • un dispositif d’admission et de rejet d’air pour le circuit d’air (DARA); 1. Le respiromètre Arthur modèle 026-201 de la compagnie Respirometry Plus LLC correspond à ces exigences (Respirometry Plus LLC, 574 Prairie Road, Fond du Lac, Wisconsin 54935, USA). Cette information est donnée à l’intention des utilisateurs du présent document et ne signifie nullement que le BNQ approuve ou recommande l’emploi exclusif du produit ainsi désigné. Des produits équivalents peuvent être utilisés s’il est démontré qu’ils conduisent aux mêmes résultats. La responsabilité de choisir un produit équivalent adéquat revient aux utilisateurs du présent document. page 3 © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 • un volume d’air disponible dans le respiromètre qui correspond au moins à 75 % du volume de la suspension aqueuse de compost qui doit être utilisé pour l’essai; • des capteurs qui peuvent respectivement mesurer le changement du volume d’air disponible dans le respiromètre à 2 ml près sur une échelle de 100 ml ou le changement de la pression d’air du respiromètre à 67 Pa (0,5 mmHg) près sur une échelle de 2666 Pa (20 mmHg); b) un bassin d’eau dans lequel est placé le respiromètre; c) un chauffe-eau muni d’un contrôle de température qui permet de maintenir le bassin d’eau à une température d’essai de 24 °C à 26 °C à 0,1 °C près; d) une balance qui peut mesurer à 1 g près; e) un thermomètre qui peut mesurer à 0,5 °C près; f) un bécher gradué [en fonction du volume de la suspension aqueuse pour l’essai (Vs) de l’article 9.4]; g) un agitateur mécanique pour les liquides; h) deux tamis à ouvertures carrées respectivement de 6,3 mm et de 19 mm de largeur, conformes à la norme ISO 3310-1; i) un mélangeur; j) un baromètre qui peut mesurer à 133 Pa (1 mmHg) près (facultatif avec les respiromètres qui ont un compensateur de pression atmosphérique). 8 ÉCHANTILLONS 8.1 ÉCHANTILLONNAGE L’échantillonnage et la préparation des échantillons doivent être effectués conformément au mode opératoire décrit dans les articles 8.3, 8.4 et 8.5.1 de la norme CAN/BNQ 0413-200. 8.2 ENTREPOSAGE DES ÉCHANTILLONS Si les essais ne peuvent être effectués en moins de 48 heures après la collecte des échantillons, ceuxci doivent être conservés dans des contenants étanches à l’air à une température comprise de 0 °C à 5 °C jusqu’à la réalisation des essais. © BNQ, 2004 page 4 Projet de norme P 0413-220-2 9 MODE OPÉRATOIRE 9.1 MESURES DE SÉCURITÉ DANGER — MANIPULER LA SOLUTION CAUSTIQUE AVEC SOIN. ÉVITER TOUT CONTACT AVEC ELLE ET PORTER DES PROTECTEURS OCULAIRES ET FACIAUX POUR L’INDUSTRIE ET DES GANTS ET DES VÊTEMENTS DE CAOUTCHOUC. 9.2 ÉTALONNAGE Étalonner tous les appareils conformément aux instructions du fabricant. 9.3 PRÉALABLES AUX ESSAIS Avant de procéder à la détermination du taux d’assimilation d’oxygène du compost, effectuer les analyses suivantes : • la teneur en eau doit être déterminée conformément au mode opératoire « Method A » décrit dans la norme ASTM D 2974 et la teneur en eau doit être la moyenne des résultats de deux prises d’essai de 50 g et doit être exprimée en pourcentage de la masse sur une base humide; • la teneur en matières organiques totales doit être déterminée conformément au mode opératoire « Method C » décrit dans la norme ASTM D 2974, en utilisant une température pour le four à moufle de 550 °C. Les résultats doivent être expri-més en pourcentage de la masse sur une base sèche. 9.4 PRÉPARATION DE LA PRISE D’ESSAI Préparer une suspension aqueuse de compost pour l’analyse respirométrique de la façon qui suit. a) Prendre et peser, à 1 g près, une prise d’essai de compost représentative de laquelle ont été retirées les matières ayant plus de 19 mm. La masse de la prise d’essai (mc) doit correspondre approximativement à celle qui est calculée à l’aide de l’équation suivante : mrs = où 20 × V s (1 − te 100) mrs : masse de la prise d’essai à prendre, en grammes; Vs : volume de la suspension aqueuse de compost pour l’essai, en litres; te : teneur en eau du compost, exprimée en pourcentage de la masse sur une base humide (voir article 9.3). page 5 © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 b) Mesurer un volume d’eau distillée équivalant au volume de la suspension aqueuse de compost pour l’essai (Vs) qui doit être d’au moins 2 litres. Mettre de côté 1 litre d’eau distillée pour les points d) et f). NOTE — Des volumes plus grands peuvent être utilisés pour autant que les exigences de volume d’air minimal disponible dans le respiromètre (V) spécifié dans le point a) du chapitre 7 soient respectées. 9.5 c) Agiter, par petites quantités, la prise d’essai et l’eau distillée de 15 s à 30 s dans un mélangeur, filtrer le mélange à l’aide d’un tamis de 6,3 mm et récupérer la suspension aqueuse de compost. d) Lorsque le tamisage est terminé, recueillir le compost retenu sur le tamis de 6,3 mm et agiter au mélangeur avec 500 ml d’eau distillée de 15 s à 30 s. e) Filtrer le mélange sur un tamis de 6,3 mm, recueillir la suspension aqueuse de compost et jeter le compost retenu sur le tamis de 6,3 mm. f) Diluer la suspension aqueuse de compost jusqu’à l’obtention du volume de suspension aqueuse de compost pour l’essai (Vs) dans le point a). ESSAI Effectuer l’analyse respirométrique de la façon qui suit. a) Préparer le respiromètre pour l’essai. S’assurer que la température de l’eau du bassin d’eau soit à la température de 25 °C ± 1 °C. b) Noter la température (T) de l’eau du bassin d’eau à une température de 0,5 °C près et la pression atmosphérique (P) en kilopascals. c) Chauffer la suspension aqueuse de compost jusqu’à ce que la suspension atteigne la température (T) de l’eau du bassin d’eau à une température de 0,2 °C près. d) Placer la suspension aqueuse de compost dans la chambre à échantillon du respiromètre. e) Mettre le respiromètre en marche et vérifier s’il y a formation de mousse; si tel est le cas et qu’il est possible que la mousse se retrouve dans le circuit d’air du respiromètre, ajouter, à la suspension aqueuse de compost, 3 ml d’un agent antimousse non biodégradable. f) Ventiler le circuit d’air au moins 3 minutes. g) Commencer l’essai et noter la diminution de volume ou de pression dans le circuit d’air pendant une période de 18 h à 24 h. © BNQ, 2004 page 6 Projet de norme P 0413-220-2 La pression atmosphérique (P) doit être notée chaque fois que le circuit d’air est ventilé ou, s’il n’y a pas eu de lecture préalable, à la fin d’un essai. Dans le cas d’une mesure en continu de la pression, la moyenne entre la pression au début de l’essai et celle à la fin doit être utilisée pour les calculs. Si le respiromètre est muni d’un compensateur de pression atmosphérique, la pression utilisée pour les calculs doit être de 101,325 kPa. h) Si, pendant l’essai, le changement du volume d’air atteint approximativement 3 % du volume d’air disponible dans le respiromètre, ventiler le circuit d’air avec de l’air frais pendant 3 minutes et poursuivre l’essai. NOTE — L’aération du circuit d’air prévient un appauvrissement en oxygène de l’air dans le circuit à un niveau qui risque d’affecter l’activité biologique. 10 CALCUL ET EXPRESSION DES RÉSULTATS Le taux d’assimilation d’oxygène d’un compost doit être calculé, selon le cas, à l’aide des équations des points a) et b) suivants : a) si le respiromètre est muni d’un capteur mesurant le changement du volume d’air Q= où Q ∆V × 32 × 1000 VO 2 × msv × t : taux d’assimilation d’oxygène, en milligrammes d’oxygène par kilogramme de solides volatils par heure ∆V : changement de volume d’air disponible dans le respiromètre pendant tout l’essai, en millilitres [si le circuit d’air a été ventilé pendant l’essai comme le précise le point h) de l’article 9.5, ∆V est la somme des mesures de changement de volume pendant tout l’essai] 32 : masse de une mole d’oxygène, en grammes VO2 : volume de une mole d’oxygène à la température de l’essai et à la pression (P) de l’essai, en litres, calculée à l’aide de l’équation suivante : VO 2 = n × R × (273 + T ) P msv : masse des solides volatils de la prise d’essai, en grammes, calculée à l’aide de l’équation suivante : msv = mc × (1 − te 100) × mog 100 page 7 © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 t : temps mis pour effectuer l’essai, en heures [si le circuit d’air a été ventilé pendant l’essai comme le précise le point h) de l’article 9.5, t est le temps mis pour effectuer l’essai moins le temps pendant lequel le circuit d’air a été ventilé et pendant lequel aucune donnée n’a été enregistrée] n : nombre de moles d’oxygène R : constante des gaz [8,314 34 J/(mol·K)] T : température de l’essai, en degrés Celsius [température de l’eau du bassin d’eau (voir point b) de l’article 9.5)] P : pression atmosphérique à laquelle est effectué l’essai, en kilopascals [voir points b) et g) de l’article 9.5] mc : masse mesurée dans le point a) de l’article 9.4, en grammes te : teneur en eau, exprimée en pourcentage de la masse sur une base humide (voir article 9.3) mog : teneur en matière organique, exprimée en pourcentage de la masse sur une base sèche (voir article 9.3); b) si le respiromètre est muni d’un capteur mesurant le changement de la pression d’air Q= où Q ∆V × 32 × 1000 VO 2 × msv × t : taux d’assimilation d’oxygène, en milligrammes d’oxygène par kilogramme de solides volatils par heure ∆V : changement de volume d’air disponible dans le respiromètre pendant tout l’essai, en millilitres, calculée à l’aide de l’équation suivante : ∆V = 32 V × ∆P × 1000 P : masse de une mole d’oxygène, en grammes VO2 : volume de une mole d’oxygène à la température de l’essai et à la pression (P) de l’essai, en litres, calculée à l’aide de l’équation suivante : VO 2 = © BNQ, 2004 n × R × (273 + T ) P page 8 Projet de norme P 0413-220-2 msv : masse des solides volatils de la prise d’essai, en grammes, calculée à l’aide de l’équation suivante : msv = mc × (1 − te 100) × mog 100 t : temps mis pour effectuer l’essai, en heures [si le circuit d’air a été ventilé pendant l’essai comme le précise le point h) de l’article 9.5, t est le temps mis pour effectuer l’essai moins le temps pendant lequel le circuit d’air a ventilé et pendant lequel aucune donnée n’a été enregistrée] V : volume d’air disponible dans le respiromètre, en litres ∆P : baisse de pression atmosphérique dans le circuit d’air pendant tout l’essai, en kilopascals [si le circuit d’air a été ventilé pendant l’essai comme le précise le point h) de l’article 9.5, ∆P est la somme des mesures des baisses de pression pendant tout l’essai] P : pression atmosphérique à laquelle est effectué l’essai, en kilopascals n : nombre de moles d’oxygène R : constante des gaz [8,314 34 J/(mol·K)] T : température de l’essai, en degrés Celsius [température de l’eau du bassin d’eau (voir point b) de l’article 9.5)] mc : masse mesurée dans le point a) de l’article 9.4, en grammes te : teneur en eau, exprimée en pourcentage de la masse sur une base humide (voir article 9.3) mog : teneur en matière organique, exprimée en pourcentage de la masse sur une base sèche (voir article 9.3). 11 RAPPORT D’ESSAI Le rapport d’essai doit comporter les renseignements suivants : a) le numéro de la présente norme; b) toute l’information nécessaire à l’identification de l’échantillon, le nom du laboratoire d’essai et les dates (dans le format entièrement numérique dans l’ordre année [avec quatre chiffres]-mois-jour) de l’échantillonnage et de l’essai; c) la température à laquelle l’échantillon a été maintenu entre l’échantillonnage et la réalisation de l’essai, en degrés Celsius; page 9 © BNQ, 2004 Projet de norme P 0413-220-2 d) toutes les mesures effectuées; e) le calcul des résultats; f) des détails sur tout écart par rapport au mode opératoire indiqué dans la présente norme. -0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0- © BNQ, 2004 page 10 Projet de norme P 0413-220-2 ANNEXE A (informative) PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU RESPIROMÈTRE La chambre à échantillon, la chambre de la solution caustique, la pompe à air, le dispositif d’admission et de rejet d’air pour le circuit d’air et le capteur pour la mesure du volume d’air disponible dans le respiromètre ou de la pression d’air sont reliés pour former un circuit d’air fermé. Ces éléments sont immergés dans un bassin d’eau à température contrôlée pour maintenir la température de la prise d’essai et de l’air à une température constante et connue. La pompe à air effectue une circulation de l’air en continu à travers le circuit d’air fermé. Cette circulation permet d’assurer une alimentation continue en oxygène (O2) aux microorganismes présents dans la suspension aqueuse de compost. Les microorganismes, par leur activité métabolique dans la prise d’essai de la chambre à échantillon, consomment l’oxygène de l’air et génèrent du dioxyde de carbone (CO2) qui est alors capté par la solution caustique. Le volume de CO2 capté résulte en une diminution du volume d’air disponible dans le respiromètre équivalant au volume d’O2 consommé. Cette perte de volume est alors mesurée par le capteur du volume d’air disponible dans le respiromètre ou de la pression d’air. Pour s’assurer que la concentration d’O2 de l’air est suffisante tout au long de l’expérimentation, un dispositif d’admission et de rejet d’air pour le circuit d’air, qui peut être automatisé, permet d’effectuer un changement de l’air à l’intérieur du circuit d’air fermé. FIGURE A.1 — SCHÉMA D’UN RESPIROMÈTRE page 11 © BNQ, 2004