Il existe une large palette de modes d'élimination des déchets. Le choix se fait selon plusieurs critères:
- La nature du déchet : tous les déchets ne peuvent pas subir tous les traitements (on ne composte pas du verre...).
- Le coût du traitement, qui peut varier du simple au décuple (entre la décharge simple et la vitrification, par exemple).
- La disponibilité des équipements : par souci d'économies d'échelle, on ne construit pas un centre de tri pour une seule petite commune.
- Les impacts environnementaux* : l'incinération rejette des gaz dans l'atmosphère mais permet de récupérer une partie de l'énergie contenue dans les déchets, une décharge mal contrôlée peut polluer les eaux souterraines et émettre du méthane (un important gaz à effet de serre*)... Mais les impacts doivent être évalués de façon globale, en prenant en compte les distances de transport des déchets et les rejets réels d'un équipement de traitement. Le recours à des outils du type analyse du cycle de vie s'impose pour avoir une vision complète de ces impacts.

Le stockage
Le stockage des déchets est le procédé d'élimination à la fois le plus simple et le plus répandu sur la planète.
La décharge à l'ancienne est cependant une source de graves nuisances: pollution des nappes phréatiques* par les infiltrations de "jus de décharge" ( lixiviats*), rejet dans l'atmosphère du "biogaz" (pour l'essentiel du méthane) issu de la fermentation des déchets, odeurs, faune nuisible (rats, mouches, cafards...), risque d'explosion...
Mais la décharge moderne n'a plus rien à voir avec cet entassement dans une ancienne carrière : rebaptisée "centre d'enfouissement technique" (CET), elle est étudiée pour limiter au minimum les rejets. Construit de préférence sur un terrain étanche, le CET est isolé de la nappe phréatique par une série de barrières passives (épaisse couche d'argile, épaisses bâches appelées géomembranes) et actives (réseau de drains qui récupère les lixiviats avant leur traitement). Il est divisé en casiers, qui sont remplis les uns après les autres puis recouverts d'une couche de terre de soutien et d'une autre géomembrane, pour limiter l'infiltration d'eau dans la couche de déchets. Enfin, on recouvre l'ensemble de terre et une nouvelle végétation est mise en place. Le biogaz est récupéré par un réseau de drain, puis brûlé avec récupération de l'énergie (ou parfois purifié pour être utilisé hors du site). Après la fin de l'exploitation, le site fait l'objet d'une surveillance pendant plusieurs décennies.
En France, les déchets sont répartis entre trois types de décharge:
- Les CET de classe 1: particulièrement bien protégés, ils sont destinés aux déchets industriels spéciaux* (la plupart de ces déchets doivent subir une stabilisation avant enfouissement).
- Les CET de classe 2: ils accueillent les déchets ménagers* et les déchets industriels banals* (non dangereux).
- Les CET de classe 3: ils sont réservés aux déchets inertes du bâtiment ou des travaux publics par exemple.
Il existe d'autres modes de stockage des déchets: l'utilisation en remblaiement ou en sous-couche routière de certains déchets du BTP, l'enfouissement de déchets dangereux dans d'anciennes mines, les centres de stockage de déchets nucléaires à durée de vie courte ou longue...

Les traitements thermiques
L'incinération a, elle aussi, évolué. Un incinérateur moderne est aujourd'hui une grosse usine, employant des technologies sophistiquées pour mesurer et limiter les rejets. Il existe de nombreux incinérateurs spécialisés dans les déchets ménagers, qui peuvent accueillir également des boues de station d'épuration ou des déchets hospitaliers. D'autres ne traitent que des déchets dangereux, à des températures bien supérieures. Certains de ces déchets sont également traités dans les fours des cimenteries.
L'incinération des déchets municipaux commence dans un four (le plus souvent un four à grille, parfois un lit fluidisé), avec injection d'air pour favoriser la combustion. Puis les gaz brûlants cèdent une partie de leur chaleur à un circuit d'eau, comme dans une chaudière, pour récupérer une partie de l'énergie. Celle-ci est valorisée sous forme d'électricité et/ou de vapeur (lorsque l'on produit de la vapeur et de l'électricité, on parle de cogénération*). Les gaz passent ensuite dans une série de filtres et de laveurs avant d'être rejetés par la cheminée. Les sous-produits de cette combustion sont des mâchefers (dont on peut encore extraire les métaux pour les recycler) et les résidus d'épuration des fumées. Les premiers, environ 300 kilos pour une tonne de déchets incinérés, sont utilisés comme sous-couche routière ou sont stockés en CET de classe 2, tandis que les seconds doivent être enfouis en décharge pour déchets dangereux.
La thermolyse est un autre mode de traitement thermique: les déchets sont chauffés entre 450 et 600 °C selon les procédés, en l'absence d'oxygène. Ils se transforment en gaz et en un résidu carboné solide ou liquide, qui peut être brûlé dans un autre four. Ce procédé est encore très peu répandu.

Le recyclage
Le recyclage* a toujours existé: les chiffonniers en sont une des premières manifestations. Pour de nombreux produits, c'est une activité rentable, en particulier lorsque existent des gisements de déchets homogènes et des débouchés. De très nombreuses filières sont rentables: recyclage des journaux invendus, transformation de déchets d'abattoirs en aliments pour animaux, récupération des palettes usagées, régénération de l'acide sulfurique ou des solvants usagés... Les déchets d'une entreprise peuvent souvent servir de matières premières à une autre. Et on peut favoriser la rencontre de l'offre et de la demande à l'aide de "bourses de déchets" (publication des offres et des demandes).
Depuis quelques années, on cherche à développer le recyclage de nouveaux produits, pour lesquels l'opération n'est pas rentable. En particulier une partie des déchets ménagers (emballages, journaux...). Pour favoriser ce recyclage, des mécanismes financiers sont mis en place (contribution versée par les producteurs pour chaque emballage, par exemple). Autre moyen d'action des pouvoirs publics: renchérir le coût des autres solutions d'élimination (taxe sur les décharges par exemple), afin de rendre le recyclage "compétitif".

Recyclage de papiers de la décharge de Smokey Mountain (Manille, Philippines)

Pour qu'un déchet puisse être recyclé, il faut qu'il soit d'une qualité acceptable pour l'usine qui s'en servira (on parle alors de " matière première secondaire*"). On doit donc traiter le déchet comme un véritable produit, en respectant un contrôle qualité et un cahier des charges. Pour être économique, le tri doit commencer le plus en amont possible (dans l'atelier de l'usine ou la cuisine des ménages). Mais une collecte séparative ne suffit pas toujours, et les déchets doivent souvent passer par un centre de tri. Certains déchets subissent même deux tris différents: les déchets d'emballages ménagers collectés en mélange vont dans un premier centre de tri pour séparer les différents matériaux (papier-cartons, verre, aluminium, métaux ferreux, verre, plastiques triés par catégorie). Puis certains passent par un centre d'affinage pour éliminer les dernières erreurs de tri et les impuretés qui pourraient compromettre le recyclage (c'est le cas du plastique, du verre...).

Le recyclage a toutefois ses limites. Il s'agit bien d'une opération industrielle qui produit des impacts* : consommation d'eau et d'énergie, production de déchets solides et liquides, effluents gazeux... Le bien-fondé du recyclage du point de vue écologique et économique doit s'apprécier au cas par cas, en prenant en compte de nombreux paramètres (mode de collecte, distances de transport, procédés de recyclage...).

Les traitements biologiques
Plusieurs procédés exploitent l'appétit des micro-organismes pour transformer des déchets biologiques. Ainsi, le compostage* consiste à faire dégrader des débris végétaux (parfois mélangés à des boues d'épuration) pour obtenir une sorte de terreau. Le processus suppose de maîtriser l'aération et l'humidité du compost, pour favoriser la vie microbienne. Et de bien équilibrer les déchets carbonés (comme les branchages) et les déchets azotés (comme l'herbe). Comme pour le recyclage, le produit obtenu doit trouver un débouché. Il doit donc répondre à un cahier des charges strict pour être accepté dans les jardins ou sur les champs: teneurs limites en polluants métalliques, absence de micro-organismes pathogènes et intérêt pour les cultures. Pour cela, les produits à composter doivent être triés avec soin. Les boues d'épuration et les lisiers sont souvent épandus dans les champs, directement ou après traitement (déshydratation partielle).
La méthanisation est un autre procédé biologique moins répandu en France mais bien connu aux Pays-Bas: les déchets fermentent dans une enceinte pauvre en oxygène. Le résultat de l'activité microbienne est un gaz riche en méthane, qui est utilisé comme source d'énergie.

Les traitements spécifiques pour les déchets dangereux
Les déchets industriels spéciaux* requièrent des précautions particulières pour réduire leur nocivité. Outre l'incinération dans des fours spécialisés ou dans les cimenteries, une part importante de ces déchets est stockée en décharge spécialisée (CET de classe 1). Avant l'enfouissement, certains déchets sont stabilisés. La stabilisation* consiste à solidifier les déchets qui risqueraient de relarguer une partie de leurs polluants (métaux lourds, sels) dans les nappes phréatiques* si des infiltrations d'eau venaient à se produire dans la décharge. On utilise des liants minéraux (sortes de ciments), des liants organiques (bitume ou autres), et la vitrification (fusion à très haute température).
D'autres procédés adaptés à des déchets spéciaux existent également: évapo-incinération, déchromatation, régénération des résines, décyanuration...