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Gestion des dchets Rf. Internet : 42437

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III

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IV

Cet ouvrage fait partie du pack Environnement (Rf. Internet ti800) compos des bases

documentaires suivantes :

ICPE : rglementation intgre

Rf. Internet : 42439

Rglementation environnementale par secteur


Systmes de management environnemental


Dveloppement durable


Eaux industrielles


Rglementation et analyse de l'air


Traitements de l'air


Gestion des odeurs et des nuisances olfactives


Gestion des dchets


Gestion des sites et sols pollus


V


Cette base documentaire fait partie du pack Environnement (Rf. Internet ti800) dont les

experts scientifiques sont :

Ismahane EL BAHLOUL

Consultante QSE/Management du risque. Auditrice IRCA.

Patrick ROUSSEAUX

Professeur l'Universit de Poitiers,, Directeur de l'IRIAF (Institut des Risques Industriels,

Assuranciels et Financiers)

Jean-Louis ROUBATY

Professeur associ Universit Paris-Diderot, Ancien directeur SGS Environnemental services,

Ingnieur conseil

Pierre LE CLOIREC

Professeur, directeur de l'cole Nationale Suprieure de Chimie de Rennes (ENSCR)

Jacques MHU

Professeur l'INSA de Lyon

Pascale NAQUIN

Codirectrice de POLDEN INSAVALOR et coordinatrice scientifique du CEFREPADE

Xavier BONHOMMEAU

Hydrogologue, spcialiste en sites et sols pollus (Ancien membre du service Hygine,

Environnement et Prvention des Risques de RENAULT)

Lionel POURTIER

Directeur Odeurs et Pollutions atmosphriques, GUIGUES Environnement


VI

Retrouvez dans cette base documentaire les contributions de :

Grard ANTONINI

Pour les articles : G2050 G2051 G2053

Radu BARNA

Pour larticle : G2080

Rmy BAYARD


Christine BAZIN


Fabrice BELINE

Pour larticle : IN98

Grard BERTOLINI


Herv BILLARD

Pour les articles : G2100 G2101 G2102

Denise BLANC


Christophe BLAVOT


Jacques BOURGOIS


Gwnalle BRONS-LAOT


Pierre-mmanuel CHARPENTIER


Jean-Marc CHOUBERT


Catherine CLAUZADE

Pour les articles : G2042 G2043

Cline DRUILHE


ric FABIEW


Pierre FAUCHAIS


Bruno FOURNEL


Luc GERUN


Sylvie GILLOT


Rmy GOURDON


Laurence GRELIER-VOLATIER


Cyrille HARPET


Robert HAUSLER


Christophe JOUSSOT-DUBIEN


Grard KECK


Anthony KERIHUEL


Valrie LAFOREST


Caroline LONDON


Jacques MHU


Alain NAVARRO


Laurent RIZET


Anne ROUBAUD


Solne TOUZ


Cyril TROUILLET


mmanuel VERNUS


SOMMAIRE

VII


1 Dchets : un enjeu conomique et cologique

Rf. Internet page

Approche systmique des dchets G2000 11

cologie industrielle : gestion des matires premires secondaires dans le mtabolisme

territorial - illustrations

G2008 13

Approche socio-conomique des dchets G2300 19

valuation environnementale de l'utilisation de dchets en TP G2150 23

Dchets et risques pour la sant G2450 27

2 Dchets : contexte rglementaire et juridique

Rf. Internet page

Enjeux et perspectives des dchets G2020 33

Textes rglementaires relatifs aux dchets G2021 37

Classification rglementaire et cocompatibilit des dchets G2030 43

3 Valorisation et traitement des dchets

Rf. Internet page

La R et D au service de l'industrialisation d'une filire de valorisation des dchets. Cas du

dpartement R et D d'Aliapur

G2042 49

Bilan environnemental des solutions de valorisation des pneus usags non rutilisables

(PUNR)

G2043 53

Traitements thermiques des dchets. Processus thermochimiques G2050 57

Traitements thermiques des dchets. Procds et technologies associes G2051 61

Traitements thermiques des dchets. Annexes sur les procds G2053 65

Technologies plasma : applications au traitement des dchets G2055 69

Traitement biologique des dchets G2060 73

Traitements physico-chimiques des dchets industriels liquides G2070 79

Stabilisation-solidification des dchets G2080 85

Centres de stockage des dchets. Impacts et prospective G2100 89

Gestion des dchets

Rf. Internet 42437

Centres de stockage des dchets. Conception G2101 93

Centres de stockage des dchets. Exploitation G2102 97

Dchets en cimenterie. Contexte gnral G2250 103

Installation de traitement des dchets carbons innovante IN57 107

Valorisation nergtique de dchets graisseux en biocarburant IN58 109

Oxydation hydrothermale de dchets organiques liquides IN80 111

Techniques de fractionnement de la matire organique des dchets liquides pour la

modlisation des bioprocds

IN98 113

Traitement d'extraction des mtaux lourds IN70 117

Procd innovant de traitement de la fraction fine de sdiments pollus IN153 119

4 Gisement de dchets spcifiques et filires ddies

Rf. Internet page

L'industrialisation d'une filire, la fabrication d'un mtier : cas de la valorisation des pneus

usags en France

G2410 125


1

9

1 Dchets : un enjeu conomique et cologique

Rf. Internet page

Approche systmique des dchets G2000 11

cologie industrielle : gestion des matires premires secondaires dans le mtabolisme

territorial - illustrations

G2008 13

Approche socio-conomique des dchets G2300 19

valuation environnementale de l'utilisation de dchets en TP G2150 23

Dchets et risques pour la sant G2450 27

2 Dchets : contexte rglementaire et juridique

3 Valorisation et traitement des dchets

4 Gisement de dchets spcifiques et filires ddies

Gestion des dchets

Rf. Internet 42437

Toute reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Environnement G 2 000 1

Approche systmique des dchets

par Alain NAVARROProfesseur mrite lInstitut national des sciences appliques de Lyon

a ncessaire matrise des impacts environnementaux est actuellement unobjectif capital au niveau de la gestion des activits industrielles. Il en va

dailleurs de mme au niveau des collectivits locales qui ont en charge lesconsquences environnementales des multiples activits lies la vie urbaine.

Cette contrainte rsulte pour lessentiel des volutions constates dans lesactivits de production et de consommation :

forte augmentation quantitative de la production ; diversification qualitative avec le dveloppement des matriaux synthti-

ques et de produits de plus en plus complexes et, de surcrot, courte dure devie ;

prise de conscience, au niveau des populations, des risques cologiques etsanitaires et des impratifs de lhygine et de la scurit.

La matrise des impacts environnementaux est encadre par un importantarsenal rglementaire et elle ncessite dimportants moyens techniques ; de cefait, elle a un poids significatif dans lconomie des activits industrielles.

Avant daborder les aspects techniques de la matrise des impacts, il est utilede rappeler que ces impacts peuvent tre regroups en trois catgories :

lpuisement progressif des ressources naturelles renouvelables ou non :combustibles fossiles, mtaux, fort... ;

les dsordres cologiques : les milieux physiques (eau, air, sol) et lesmilieux vivants (animaux, vgtaux) sont fortement perturbs, ce qui se traduitpar de nombreux effets ngatifs qui vont de la perte de la biodiversit au chan-gement climatique, en passant par la dforestation et les diffrentes formes dela pollution urbaine et agricole ;

la dispersion de substances toxiques et/ou cotoxiques : ces substancessont directement ou indirectement responsables de risques avrs pour la santdes individus.

Cest dans ce cadre que la recherche de solutions a mobilis, ces derniresdcennies, une forte activit scientifique et technique, qui a donn naissance ausecteur des co-industries. Ce secteur occupe dsormais une place trs signifi-cative dans le paysage industriel. Cela va des bureaux dtudes aux multinatio-nales en passant par un fort contingent de PME, couvrant un large spectre de

1. Le systme dchets ................................................................................. G 2 000 2

2. Les stratgies de gestion des dchets ............................................... 42.1 Connaissance analytique des dchets ....................................................... 42.2 Stratgies de gestion des dchets ............................................................. 5

3. Filires de traitement des dchets...................................................... 6

4. Filires ddies et centres collectifs.................................................. 8

5. Dimensions non technologiques des dchets ................................. 8

6. Conclusion ................................................................................................. 8

L

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Rfrence Internet

G2000

Avril 2003

1

APPROCHE SYSTMIQUE DES DCHETS ____________________________________________________________________________________________________

Toute reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite.G 2 000 2 Techniques de lIngnieur, trait Environnement

spcialits. Enfin, les entreprises traditionnelles et les collectivits locales sontde plus en plus nombreuses se doter de spcialistes mme de dfinir et depiloter, en interne, la stratgie et les actions mener en matire de gestionenvironnementale.

Sous langle technologique, les principaux secteurs concerns par la matrisedes impacts environnementaux sont ceux des conomies dnergie, de la dpol-lution des eaux, du traitement des effluents gazeux et de la gestion des dchets.Cest ce dernier secteur qui nous proccupe ici.

Avant de laborder de la faon la plus exhaustive possible dans cette rubriqueet sur le CD-Rom Dchets industriels, nous en ferons une prsentation, dans uneapproche systmique, qui doit donner de la cohrence un problme, souventprsent comme foisonnant et dmuni de toute logique.

En effet, alors que les conomies dnergie, les traitements de leau et de lair,ont rapidement t rangs par les spcialistes dans des cadres mthodologiquesstructurs, force est de constater que la gestion des dchets est souvent abordeun peu en aveugle , par ttonnement. Cela tient probablement plusieurs rai-sons : le mot mme de dchet induit des connotations ngatives qui ninci-tent peut-tre pas une approche raisonne comme cest le cas pour leau oulair, lments vitaux par excellence. En outre, contrairement leau ou lair,les dchets ne correspondent pas une typologie unique. La pollution deleau et de lair rsulte, pour lessentiel, de lapport de substances trangres un milieu bien identifi et, par consquent, la dpollution consiste extraire cessubstances indsirables. Cest parfois trs difficile faire mais lenjeu est clair.

linverse, les dchets regroupent toute la varit des espces chimiquesminrales ou organiques, naturelles ou synthtiques, seules ou en mlange. Onpeut considrer que chaque famille, parfois chaque dchet au sein de lafamille, constitue une entit spcifique. Cest probablement cette particula-rit qui complique une approche systmique des dchets. La tche est encoreaccrue par le fait que les dchets relvent pour lessentiel du domaine des soli-des particulirement propices lhtrognit. De surcrot, on est souvent dans linutile, lindsirable, la non-valeur .

Tous les travaux scientifiques conduits ces dernires dcennies permettentpourtant de proposer une approche systmique de lentit dchet dans sa dfi-nition la plus gnrale. Cette prsentation doit permettre au lecteur de mieuxsorienter au moment de choisir entre les multiples stratgies et techniques quilui sont proposes. Cela est galement utile, dans le cadre des rflexions, auniveau de la conception mme des produits et des procds.

1. Le systme dchets

La plupart des produits industriels sont issus de processus deplus en plus complexes. lorigine, il y a toujours prlvement dematires premires, deau et dair et, lissue de chaque tape de latransformation, mission de sous-produits, deau et dair plus oumoins pollus. De plus, chaque tape est consommatrice dnergie.Au stade de sa consommation, le produit industriel, surtout lorsquilest complexe (cas de lautomobile, par exemple), est son tourconsommateur deau, dair, dnergie, de pices de rechange, ettout cela contribue galement diffrentes formes de limpactenvironnemental. Enfin, au stade ultime de son utilisation, le pro-duit devient son tour un dchet dont il faudra assurer la gestion.Une vision globale se doit donc daborder les problmes poss tous les stades de ce que lon appelle le cycle de vie :

Cration du produit ---> Utilisation du produit ---> Fin de vie du produit

On observe, sur la figure 1, que les dchets apparaissent tousles stades du cycle de vie, avec des natures trs varies. On peutclasser ces dchets en cinq familles principales :

A : dchets et sous-produits de la fabrication ; B : dchets de la dpollution de leau et de lair ; C : dchets associs la vie du produit ; D : produits en fin de vie ; E : dchets du traitement des dchets.

la fin de ce cycle, une fraction de ces dchets sera valorisesous des formes diverses et rejoindra les circuits de production, lafraction restante sera soit rejete dans le milieu naturel lorsquil nya pas de risques dimpact, soit confine avec le statut de dchetultime.

Dchets et sous-produits (A)On trouve, dans cette catgorie, tous les dchets qui ont particip

llaboration des produits mais qui ne se retrouvent pas dans leproduit final. Il sagit des sous-produits de raction chimique, desrsidus de certains traitements (peinture, traitements de surface...),des emballages plus ou moins souills, des matires enleves lissue doprations mcaniques (usinage, moulage, polissage...) etdes loups de fabrication. On classe gnralement ces dchets entrois catgories : les dchets industriels spciaux (DIS) ou dange-reux, les dchets industriels banals (DIB) et les dchets inertes.

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G2000

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Ecologie industrielle : gestiondes matie`res premie`res secondairesdans le metabolisme territorial illustrations

par Cyrille HARPETProfesseur associe de lInstitut National des Sciences Appliquees de Lyon (INSA Lyon)Diplome de lINSA de Lyon (management environnemental)Centre des Humanites, laboratoire STOICAEthique et developpement durable pour les ingenieurs

et Christophe BLAVOTGerant-cofondateur dEcologie Industrielle Conseil (EIC)Ingenieur et MBA IMD (Lausanne)Entrepreneur en ecologie industrielle

1. Ecologie industrielle et territoriale (EIT).................................... G 2 008 21.1 Origine du concept decologie industrielle et territoriale ................. 21.2 Notions et principes scientifiques ..................................................... 31.3 Definition des echelles et perime`tres ................................................ 4

2. Bilan et cartographie des flux matie`res-energie ...................... 6

3. Des dechets aux ressources : les matie`res premie`ressecondaires ...................................................................................... 10

3.1 Cas des dechets de la construction ................................................... 103.2 Cas des synergies energetiques ........................................................ 123.3 Cas dune biocenose industrielle ....................................................... 16

4. Bouclage des cycles de production............................................. 184.1 Aboutissement dune gestion territoriale integree ........................... 194.2 La symbiose industrielle de Kalundborg ........................................... 194.3 Ecoparcs industriels ........................................................................... 214.4 Mode`le ecologique et ecoconception des activites industrielles ..... 23

5. Conclusion generale ....................................................................... 23

Pour en savoir plus.................................................................................. Doc. G 2008

L ecologie industrielle et territoriale (EIT) sapplique a` lensemble des activi-tes humaines : il sagit dune approche globale et systemique. Ensappuyant sur les principes de comprehension du fonctionnement des ecosys-te`mes naturels, lecologie industrielle et territoriale a pour ambition de transpo-ser ces principes par analogie au fonctionnement des syste`mes artificiels. Par ecologie industrielle , il faut entendre au prealable une application specifi-quement orientee sur la sphe`re dactivite industrielle concue et etablie depuisle`re industrielle de la fin du XVIIIe sie`cle, dans le sens dune concentration desmoyens dexploitation de ressources, de leur transformation a` hauts rende-ments de production. La consequence en est la production massive de dechets,deffluents et plus generalement de polluants affectant lensemble des milieuxnaturels recepteurs (atmosphe`re, aquife`re, lithosphe`re, biosphe`re), sur desechelles de temps et despaces elargis (processus de mondialisation). Le pro-cessus dindustrialisation est oriente essentiellement vers lexpansion dunesociete de consommation et de demultiplication des echanges economiques,couvert par la notion de croissance (dont lindicateur principal est le PIB,

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G2008

Janvier 2011

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produit interieur brut), en negligeant les limites propres aux ecosyste`mes natu-rels, tant sur le versant ressources que celui des milieux dits recepteurs .Lecologie industrielle et territoriale se prononce dabord au titre dune neces-saire adequation entre ecologie scientifique et activites economiques etindustrielles , de facon a` retablir les niveaux de dependance dans les capacitesde gestion de ces ressources, a` la fois sur le plan materiel et immateriel. Lerapprochement entre ecologie et industrie proce`de de cette volontedintegrer, dune part, leconomie a` lechelle de lecosyste`me global et, dautrepart, les parame`tres ecologiques dans la conception des syste`mes industriels.

Le present article propose donc de situer lecologie industrielle et territorialedans lingenierie de lenvironnement en tant que domaine de conception etdapplication en vue doptimiser la gestion des ressources energetiques et dematie`res premie`res, de reduire la production de dechets a` la source, de rendresystematique la valorisation des rejets en tant que matie`res premie`res secon-daires dans dautres processus de production.

La limite de lexercice tient a` la fois a` la nouveaute de cette approche, du faitde travaux au demeurant recents (depuis les annees 1990), de la complexite dessyste`mes industriels et territoriaux existants, lesquels nont, somme toute, paseu cette vision integrative de`s leur conception, enfin du nombre encore restreintdexperiences reelles a` lechelle des territoires.

Il faut toutefois souligner que, de`s a` present, ce domaine de recherche etdapplication trouve des developpements consequents, du fait des tensionsactuelles sur les couts des matie`res premie`res, des risques ecologiques globauxet majeurs (emissions de gaz a` effet de serre, pollution des eaux, des sols, ero-sion de la biodiversite), voire des risques sanitaires lies aux degradations desmilieux.

1. Ecologie industrielleet territoriale (EIT)

1.1 Origine du concept decologieindustrielle et territoriale

Le terme d ecologie industrielle tel quaccepte par la commu-naute des praticiens de lecologie industrielle trouve sa referencedans la parution dun article scientifique de la revue Scientific Ame-rican. Les auteurs, Frosch et Gallopoulos [1], formulent lhypothe`seque la conception de notre syste`me industriel gagnerait a` sinspirerdu fonctionnement des ecosyste`mes naturels pour atteindre unstade mature devolution quant a` la gestion des ressources eta` la reduction des impacts environnementaux. Lassociation desdeux termes ecologie et industrielle , communement percuscomme contradictoires, traduit la volonte de concilier deux domai-nes developpes jusqua` ce jour avec des logiques independantes,celui dune science de lenvironnement et celui des productionstechniques dorigine humaine et susceptibles de degrader lenvi-ronnement. En reunissant ces deux termes, il sagit justement derenverser les perspectives, en apprehendant les syste`mes indus-triels (appareil de production, de distribution, de consommation,services publics et prives, agriculture, etc.) comme autant decosys-te`mes particuliers en interaction entre eux et avec la biosphe`re.Lidee soutenue par ces deux vice-presidents de recherche chezGeneral Motors est que le mode`le industriel pourrait etre plus effi-cace sil sinspirait du fonctionnement des ecosyste`mes naturels.Lecologie industrielle a commence a` etre reconnue a` partir dun

colloque, organise sur le sujet par la National Academy of Science(Academie Nationale de Science), en 1991, et la publication, de`s1997, dune revue specialisee intitulee The Journal of Industrial Eco-logy, publiee par le MIT Press (Le Journal de lEcologieIndustrielle [2]).

La perspective de lecologie industrielle correspond a` un change-ment de paradigme, donc de syste`me de representation delhomme par rapport au monde industriel et a` lenvironnement. Eneffet, la nature servirait de mode`le dont on imite les cycles et lefonctionnement des ecosyste`mes, et ne serait plus considereecomme un reservoir fournissant des ressources, mais imposantdes limites biophysiques [3]. Lapproche revendiquee par les eco-logues industriels sort de lapproche conventionnelle qui separele monde de lindustrie de la biosphe`re, laquelle traite les impactsdes activites humaines en bout de chane ( end of pipe ), defacon cloisonnee et lineaire, par addition de dispositifs techniqueset de manie`re incrementale, par petites ameliorations graduelles,comme le souligne Suren Erkman [4]. Les limites de cette visionreductrice du fonctionnement des syste`mes industriels sont desor-mais observables, meme si des approches preventives de type analyse de cycle de vie des produits et procedes , ecoconcep-tion des produits , technologies propres et sobres , les syste`-mes de gestion de type management environnemental concou-rent a` en corriger les effets. Car lapproche integree, globale etsystemique qui repose sur la conception de bouclages des echan-ges, de cycles complets des flux de matie`res et denergie, derecherche de dematerialisation des fonctions de production et deconsommation, sur la lutte contre la dissipation au cours de toutela chane extraction-production-consommation et sur la diminutionde lutilisation du carbone fossile ou des nitrates chimiques, exigeune revision radicale des complexes industriels et de lorganisation

ECOLOGIE INDUSTRIELLE : GESTION DES MATIE`RES PREMIE`RES SECONDAIRES DANS LE METABOLISME TERRITORIAL ILLUSTRATIONS

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G2008

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territoriale des activites humaines. Comment former des bioceno-ses industrielles , inspirees des associations caracteristiquesdorganismes vivants, ou encore des chanes trophiques similai-res unissant des entites industrielles dextraction de ressources, deproducteurs primaires et secondaires, puis de consommateurs etde decomposeurs selon une autoregulation par des cycles dechan-ges a` faible entropie ? Comment concevoir un ecosyste`me indus-triel et territorial dont les sequences de transformations des res-sources et des sous-produits formeraient des cycles autoregules,ou` tout dechet constitue une ressource ?

Mais loin de ramener systematiquement lenjeu a` la dimensiondu secteur industriel, cest aussi a` lechelle des territoires quelapproche de lecologie offre une revision radicale de lorganisa-tion des activites humaines. Que ce soit un espace forestier, unmassif montagneux, une zone littorale, une tourbie`re, un siteindustriel, un quartier urbain, il sagit dans tous les cas dapprehen-der ces divers syste`mes naturels et artificiels comme autant deco-syste`mes dont le fonctionnement requiert des ressources, desorganismes de production, de transformation, de consommationet de decomposition.

Nous pouvons definir un territoire a` partir de lanalyse de geo-graphes [5] posant le territorial par difference avec le niveauglobal. La notion de territoire recouvre ainsi trois dimensionsdifferentes mais complementaires [6] :

une dimension identitaire. Le territoire correspond alors a` uneentite spatiale dotee dune identite propre. Lidentite du territoireest caracterisee par son nom, ses limites, son histoire et son patri-moine, mais aussi par la manie`re dont les groupes sociaux quilhabitent se le representent, se lapproprient et le font exister auregard des autres ; une dimension materielle. Le territoire est concu comme un

espace dote de proprietes naturelles definissant des potentialitesou des contraintes de developpement, ou de proprietes materiellesresultant de lamenagement de lespace par les societes (armatureurbaine, reseau de desserte). Ces proprietes physiques des terri-toires sont caracterisees par leurs structures et leurs dynamiquestemporelles et spatiales ; une dimension organisationnelle. Le territoire est defini comme

une entite dotee dune organisation des acteurs sociaux et

institutionnels, elle-meme caracterisee par des rapports de hierar-chie, de domination, de solidarite, de complementarite

En outre, le territoire tel quil peut etre apprehende dans unedemarche decologie industrielle, pourra etre decrit dapre`s lesflux dechanges et les stocks de matie`res et denergies selon lesprincipes et les lois fondamentales de la thermodynamique. Cestgrace a` Braden Allenby [7], lun des premiers chercheurs a` explorerle concept decologie industrielle, que lon peut esquisser unschema de fonctionnement et devolution de la societe industrielleau regard de levolution de la biosphe`re.

Pour reprendre la terminologie de cet auteur, le processus devo-lution dun syste`me suit trois principaux stades, ceux dits de type I,II et III (figure 1). Lecosyste`me de type I se caracterise par un pro-cessus lineaire dans lequel les matie`res premie`res et les dechetssont produits de facon illimitee sans aucun dispositif de regulationou de recyclage, pour finir dans lenvironnement. Dans lecosys-te`me de type II, les entites ou organismes vivants sont interdepen-dants et forment des reseaux dinteractions complexes. Lefficacitede cet ecosyste`me depasse le type I sans toutefois etre viable a`long terme : la diminution de ressources (matie`res premie`res)contraste avec laugmentation inexorable des dechets. Enfin, unecosyste`me de type III est forme par un processus cyclique ou` leprincipal intrant est lenergie solaire, inepuisable, et dont les trans-formations biophysico-chimiques sont compatibles avec les eco-syste`mes naturels.

Nous allons proceder desormais a` lexamen des differentsconcepts scientifiques ayant contribue a` forger une veritable appro-che scientifique des organisations innovantes que proposent lestenants de lecologie industrielle et territoriale.

1.2 Notions et principes scientifiques

Lecologie industrielle puise ses concepts dans le lexique delecologie scientifique pour decrire et qualifier le fonctionnementde syste`mes artificiels par analogies.

Aussi en reprenant la definition de Ernst Haeckel (1866) : Leco-logie est la science qui traite des relations entre les organismes etleur environnement et plus generalement de toutes les conditions

Ressourcesnon limites

Composants delcosystme

industriel

nergie etressources limites

Dchetsnon limits

Dchetslimits

TYPE I

TYPE II

TYPE IIInergie(solaire)

Flux de matires quasi cycliques

Figure 1 Representation des ecosyste`mes industriels de type I, II et III definis par Braden R. Allenby



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Rfrence Internet

G2008

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de vie , lecologie industrielle propose-t-elle detudier lensembledes syste`mes, naturels et artificiels comme autant de syste`mescomplexes a` travers lesquels circulent et transitent des flux dematie`res et denergie. Dans un ecosyste`me naturel, un transfert dematie`re organique seffectue le long dune chane alimentaire(chane trophique) dune espe`ce a` lautre (du producteur vers unconsommateur par exemple), circulation regie par lenergie. La pre-mie`re source energetique, celle du soleil, fait transiter un fluxcontinu et subit des deperditions au long des chanes organiques(figure 2). Trois phases de conversion correspondent a` chaque foisa` une deperdition, lors du passage de lenergie solaire en energievegetale (photosynthe`se), de la consommation par les herbivorespuis du transfert des consommateurs primaires vers ceux dits secondaires (carnivores) [8].

Il est utile alors de rappeler les grandes lois dorganisation etdevolution de la physique qui sappliquent aux syste`mes biologi-ques et ecologiques pour comprendre lanalogie constante mainte-nue dans lapproche en ecologie industrielle et territoriale. Parmices grandes lois, celles de la thermodynamique, et tout speciale-ment le second principe, jouent un role central.

Le premier principe de la thermodynamique affirme la conserva-tion de lenergie pour tous les syste`mes. Laccroissement de lener-gie au sein du syste`me est egal a` lenergie recue par celui-ci. Lesecond principe indique quun syste`me isole (sans aucun echangedenergie et de matie`re avec le monde exterieur au syste`me) evoluespontanement vers un etat dequilibre qui correspond a` lentropiemaximale, cest-a`-dire au plus grand desordre. Sur la base de cesdeux principes de la thermodynamique classique, nous pouvonsdecrire la plupart des syste`mes.

Nota : en thermodynamique, lentropie est la mesure du degre de desordre dun sys-te`me au niveau microscopique ou de variation dune fonction detat a` un niveau macro-scopique (mesuree en joule/kelvin).

Lecologie industrielle et territoriale applique ces deux principes a`lechelle de lensemble des ecosyste`mes naturels et artificiels,considerant que la biosphe`re fonctionne comme un syste`meferme qui voit la conservation de lenergie (aux rayonnementsabsorbes moins les rayonnements emis apre`s) sur une echelle detemps de longue duree. Le principe de limite biogeophysique glo-bale sert de postulat selon lequel toute activite humaine tend a` dis-siper un stock denergie de duree limitee (dorigine fossile) [9]. Leprincipe de limitation des ressources, admis dans la communautescientifique, ne tient pas seulement compte des quantites disponi-bles (meme si certains minerais et matie`res fossiles constituent desstocks limites) mais vise les perturbations observees en termes decapacite dabsorption des pressions anthropiques et de restaura-tion des equilibres des ecosyste`mes (resilience).

Nota : la resilience est la capacite dun ecosyste`me, dun habitat, dune population oudune espe`ce a` se reconstituer, a` retrouver un fonctionnement et un developpement nor-mal apre`s avoir subi une perturbation importante.

Par ailleurs, toute activite des organismes vivants tend a` conna-tre une dissipation energetique qui les ame`ne a` se decomposer a`terme. Le deuxie`me principe de la thermodynamique affirme ladegradation de lenergie : lenergie dun syste`me passe necessaire-ment et spontanement de formes concentrees et potentielles a` desformes diffuses et cinetiques (frottement, chaleur, etc.). Il introduitainsi la notion d irreversibilite dune transformation et la notiond entropie . Il affirme que lentropie dun syste`me isole laisselivre a` lui-meme donc augmente.

A` lechelle des organisations vivantes, la croissance en organisa-tion, la formation de structures et de fonctions complexes et diffe-renciees pourraient constituer, dans lhypothe`se de lecologieindustrielle et territoriale, un processus susceptible de reduirelentropie thermodynamique, voire den inverser le sens

(neguentropie). Les biologistes semblent sentendre sur le fait quele theore`me daccroissement dentropie sapplique a` lensemble dela biosphe`re et quaucun syste`me vivant ne peut etre assimile a` unsyste`me isole, mais plutot a` un syste`me ouvert, echangeant delenergie et de la matie`re avec le monde exterieur. Laccroissementdentropie du syste`me complet serait parfaitement compatible avecla diminution dentropie au sein du syste`me vivant se formant lorsde la formation de structures organisees. Le concept de neguen-tropie a ete introduit par le physicien autrichien Erwin Schrodin-ger (1944) pour expliquer la presence de l ordre a` linterieur desetres vivants, puis developpe avec les travaux de Claude Shannonpar le physicien francais Leon Brillouin [10]. Les auteurs de lecolo-gie industrielle sappuient sur ces theories qui ont servi a` constituerlapproche systemique retrouvee en sciences de la communication,en biologie, en ecologie, et plus fondamentalement dans la theoriedes syste`mes complexes.

Nota : la neguentropie est le facteur dorganisation des syste`mes physiques, et even-tuellement sociaux et humains, qui soppose a` la tendance naturelle a` la desorganisation :lentropie (ou desordre dun syste`me).

Les syste`mes industriels et territoriaux forment des ensemblesplus ou moins complexes dont les entites, organismes ou elements(usine de fabrication de pate a` papier, site de production denergieelectrique, station depuration, centrale thermique, etc.) coexistentdans un espace defini. Par analogie, les ecologues industriels utili-sent parfois pour les designer le terme de biocenose industrielle ,au sens de ensemble des etres vivants qui peuplent un ecosys-te`me donne . Lorsque les echanges entre ces entites creent uneinterdependance forte entre elles, les ecologues industrielsemploient le terme de symbiose (relation ecologique obliga-toire quentretiennent des organismes despe`ces differentes vivanten contact direct les uns avec les autres). Autrement dit, au niveaudu fonctionnement des syste`mes, le lexique des ecologues sert a`designer la nature et la force des relations et interactions etabliesentre les organismes ou entites :

relations de mutualisme (association benefique entre deuxespe`ces vivantes, facultative dans le cas dune proto-cooperation,ou obligatoire dans la symbiose) ; relation de concurrence (interaction indirecte, de type competi-

tion pour une ressource insuffisante pour deux espe`ces occupantune meme niche ecologique) ; relation de commensalisme (association entre deux espe`ces

dont une seule tire profit sans pour autant nuire a` lautre) ; relation de parasitisme (association etroite entre deux espe`ces

vivantes dont lune denommee lhote heberge la seconde qui vit a`ses depens au plan trophique) ; relation de neutralisme (absence dinteraction concurrentielle

ou mutualiste entre deux espe`ces ; ni le benefice, ni le detrimentdune espe`ce sur lautre ne sont mesurables).

Comme decrits plus haut, les niveaux dintegration de relationsdechanges que peuvent adopter les ecosyste`mes industriels, cor-respondent a` des niveaux de maturation selon notamment latheorie dAllenby [7]. Les trois niveaux de maturation, dits de type I,II et III caracterisent une evolution marquee par la formation dereseaux dinteractions complexes jusqua` un stade dit mature ou` les cycles dechanges sont quasi complets et fermes. Cestalors quun etat dit d equilibre instable des syste`mes peut etrequalifie de niveau climacique , a` limage du climax des ecosys-te`mes naturels. Ce concept, enonce par le geobotaniste danoisEugenius Warming [11], designe letat daboutissement dune suc-cession ecologique dorganismes vivants, la formation la plusvariee et la plus apte a` se perpetuer, a` rester stable.

Nota : le climax designe letat final (theorique) dune succession ecologique, letat leplus stable dans les conditions abiotiques existantes.

1.3 Definition des echelles et perime`tres

Pour entreprendre une analyse en ecologie industrielle et territo-riale, force est de sen tenir non seulement aux principes et conceptsenonces dans les domaines de la physique et de lecologie, maisaussi a` ceux requis en geographie. Lun des crite`res essentiels dans

SOLEIL

5 000 000 1 000 000 500 000 2 000 200

ATMOSPHRE COSYSTME FEUILLE LAPIN CHASSEUR

Figure 2 Representation du transit des flux energetiques (en Kcal/m2 par an), quantification simplifiee



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la methode est de definir demblee lechelle danalyse des flux etstocks matie`res-energie susceptibles de servir la mise en placede synergies. La pertinence de lechelle choisie peut etre relativeaux zones dactivites, mais aussi a` la taille, a` la densite et a` la speci-ficite dacteurs economiques presents. Linventaire des ressources etgisements disponibles, de lensemble des composantes dun sys-te`me peut setablir a` une echelle nationale (politiques et program-mes dun pays), a` lechelle dune region (dans le cadre dun plan degestion de dechets), au niveau dun bassin de vie et demploi, auniveau enfin dun site industriel ou dactivite agro-forestie`re. Les tail-les des perime`tres varient en fonction de la finalite de letude. Il estclassique de distinguer trois grands niveaux danalyse :

macro-ecologique ; meso-ecologique ; micro-ecologique.

Pour le niveau dit macro , ce peut etre a` lechelle dun pays,dune region ou dun etat (dun Lander en Allemagne), voire duncontinent.

Pour le niveau meso , ce peut etre a` lechelle dun bassindactivite, dune zone industrielle, dune zone portuaire.

Pour le niveau micro , ce sera a` lechelle dun site industriel,voire dun atelier ou dune chane de production.

Selon Robert U. Ayres et Leslie Ayres [12], le decoupage peutsoperer selon les niveaux suivants :

a` lechelle regionale/globale : il sagit dameliorer lefficacitematerielle et energetique dans lensemble de leconomie

(production et consommation). Cest la perspective globale delecologie industrielle ; a` lechelle interfirmes : cela concerne la symbiose industrielle

(parcs eco-industriels), le cycle de vie des produits et toutes initiati-ves au niveau du secteur industriel ; a` lechelle de la firme ou des unites de production : il est ques-

tion des chanes de procedes de production et fabrication de pro-duits en integrant une approche decoconception, de procedes pro-pres et sobres, voire de meilleures technologies disponibles (MTD).

Pour representer les trois niveaux dechelle dapprehension desecosyste`mes industriels et territoriaux, selon une approche inte-gree, nous recourons au cas dune huilerie en Afrique.

Dans une approche ascendante (bottom up), il save`re utile deconsiderer un premier niveau, celui des fonctionnalites des proce-des (figure 3). Cest le niveau ideal sur le plan technique dunedemarche decologie industrielle car les flux vont rester inchanges(hors dissipation) dun procede a` lautre. Mais, il est pratiquementingerable de par la multiplicite technique et la structuration desacteurs socio-technico-economiques. Dans le schema presente, ilest a` noter quun bouclage de flux est realise a` ce niveau en utili-sant les coques de graines de coton pour alimenter une chaudie`re a`combustion.

Le deuxie`me niveau (figure 4) est celui des sites dusines qui pre-sentent une unite manageriale et technique coherente. Les opportu-nites dechanges de flux matie`res-energie ressortent avec une plusgrande clarte et lisibilite.

Rception(pesage et stockage)

Stockagecoques de coton

Nettoyage - Dcorticage

Prparation - Pressage(Aplatissage - cuisson - pressage - granulation)

44 611 t

Dchetssolides

21 750 tCendres

Farines

cailles

Linter

Grainesde cotondcortiques

Granuls

Huile brutepression

Cendres

Pellets(tourteaux)

Acidesgras

Huile de cotonrafne

Huileraffine

Pelletisation

Productiondutilits

Turbinelectrique

Vapeurprocess

Eau charge

160 t

16 717 t

179 882 m3

111 m3

111 m3

Filtration

Raffinage(Neutralisation -

dcoration -dsodorisation)

Conditionnement

Extraction

22 768 t

Pieds de presse

Gteaux de filtration

58 t ?

??

?

?

?

136 t

?

?

?

?

5 700 t

34,53 t17,3 t65,6 t Eau chargeEau uses

131 t

Rservoirs destockage

dhuile rafne

Solutionde soude

Eauchaude

Terre dedcoloration

Eau deforage

Hexane

Hexanerutilis

tiquettes, colle,savon, carton

Ammoniaque

PolythylneHD / BD

Emballagesrecycls

Emballagesneufs

??

7 807 t

51 504 tGrainesde coton

Grainesde coton

Coques de coton

Huile bruteextraction

Figure 3 Representation des echelles decosyste`mes industriels : niveau I (source : Ecologie Industrielle Conseil (EIC) Nioto (Togo) 2005)



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Le troisie`me niveau (figure 5) est celui de la region ou du terri-toire, niveau ou` sexpriment le mieux les pouvoirs politiques et lesacteurs socio-economiques.

La diversite des initiatives des territoires et des variationsdechelles dapplications en ecologie industrielle rend la tacheencore difficile a` ce jour de definir lechelle pertinente. SabrinaBrullot [13] a toutefois recense une quinzaine de projets de facona` les ordonner dans un tableau exposant a` la fois les niveauxdechelles et les initiateurs de demarches relevant de lecologieindustrielle (tableau 1).

2. Bilan et cartographiedes flux matie`res-energie

Une fois definis les niveaux dechelle dapplication de la demar-che decologie industrielle et territoriale, la seconde etape consistea` etablir un bilan et une cartographie des flux de matie`res et dener-gies. Letude dite du metabolisme industriel constitue une etapedecisive. En effet, linventaire detaille de lensemble des composan-tes biophysiques du syste`me industriel permet de dresser la carto-graphie des flux physiques .

Cette phase specifiquement analytique et descriptive consiste a`appliquer le principe dun bilan des flux et stocks de matie`res etdenergies transitant par le syste`me considere.

Les specialistes invoqueront le terme de metabolisme indus-triel en reference a` la terminologie des ecologues, et recourent a`ce quil est communement admis dappeler une analyse des fluxmatie`res energie (AFME).

La finalite visee est de comprendre la dynamique du fonctionne-ment du syste`me, depuis lorigine des ressources materielles(matie`res premie`res), de leur extraction a` leur transformation enproduits finis, jusqua` leur retour et dissipation dans les processusbiogeochimiques ou les milieux recepteurs.

Le bilan dit AFME setablit en cinq etapes majeures :

inventorier les acteurs du territoire dans le perime`tre predefini ; conduire une serie dentretiens individualises avec les repre-

sentants des activites du territoire (sur site industriel, aupre`s descollectivites locales) ; dresser la liste des rubriques de matie`res et de ressources ener-

getiques potentielles ; identifier les usages des ressources materielles et

energetiques ; etablir la synthe`se des flux et stocks des activites.

ATMOSPHRE

Matire

USINE NIOTO

Stocks

Effluents

DchetsSous-produits

solides

BchesBtiments (78 000 m3)VhiculesArbres

nergie

Eau

Autres territoires Autres territoires

Beurrede karit

Fumes

Graines coton(Nord Togo, Burkina Faso)

Polythylne HD/BD(Yougoslavie)

Hexane(Europe via Cte dlvoire)

Terres de dcoloration(Europe)Lubriant

(Lom)

Dchets de ltration(Non contrl)

Dchets de nettoyage(Lom)

Farine de karit(Lom)

Gteaux de ltration(Non contrl)

Soude(Europe)

Ammoniac(Belgique via France)

Graisse(Lom)

lectricitTogo lectricit (TE)

Oxygne(Lom)

Actylne(Lom)Gazole(Lom)

Eau pompe(Lom)

EauTogolaise des Eaux (TdE)

Eau sale (osmose)(Lom)

Eaux uses(Lom)

Linter(Lom)

Coques de coton(Lom)

63 0

00 m

3

44 611 t

9 148 t

8 349 t

? t

? t

? t

? m3

13 998 m3

220 t

18 323 t

136 t

131 t

66 t

8,1 t

7 38

6 t

7 35

0 t

16 7

17 t

160

t

? t

3,7 t

4 259 600kWh

179 882m3

111 m3

20 m3

392 m3

107 m3

140 m3

2 625 m3

111

m3

7 m

3

7

Pluie(dont 13 300 m3

rcuprables)

Chaleur Hexane

Huilede coton

Europe

MARCH

Afriquede lOuest Togo

Pellets Acidesgras

Cendres

Amandes de karit(Nord Togo, Ghana, Burkina Faso, Mali)

Figure 4 Representation des echelles decosyste`mes industriels : niveau II (source : Ecologie Industrielle Conseil (EIC) Nioto (Togo) 2005)



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Approche socio-conomiquedes dchets

par Grard BERTOLINIconomisteDirecteur de recherche au CNRS, laboratoire danalyse des systmes de sant (LASS),universit de Lyon-I

n premier lieu, la dfinition du dchet est elle-mme problmatique etsource de controverses ; actuellement, le point de vue rglementaire ne corres-pond pas lacception conomique (valeur ngative).

1. Le dchet : dfinition, fondements conomiqueset logiques en uvre .............................................................................. G 2 300 - 2

2. Ordures mnagres ................................................................................. 32.1 Tendances dvolution ................................................................................ 42.2 Modes de traitement ................................................................................... 52.3 Incinration des ordures mnagres : situation mondiale et analyse .... 5

2.3.1 Lincinration est-elle le fait des pays riches ? ................................. 52.3.2 Lincinration est-elle le fait des pays densment peupls ? .......... 72.3.3 Lincinration avec rcupration dnergie est-elle le fait

des pays pauvres en ressources nergtiques ? ............................. 72.3.4 Avantages et inconvnients de lincinration .................................. 7

2.4 Les bons choix ....................................................................................... 8

3. Rcupration de matriaux ................................................................... 93.1 Ordures mnagres : voies de valorisation matire................................. 93.2 Collectes slectives auprs des mnages ................................................. 93.3 Commerce extrieur europen de matriaux et produits de rcupration 11

4. Aspects sociologiques............................................................................ 114.1 Le Nimby ...................................................................................................... 124.2 Collectes slectives : aspects sociologiques ............................................. 134.3 Aspects sociaux, travers lemploi............................................................ 13

5. Cots de collecte et de traitement ..................................................... 145.1 Ordures mnagres : cots et emplois...................................................... 145.2 Dchets industriels ...................................................................................... 15

6. Marchs et oprateurs............................................................................ 156.1 Grands groupes ........................................................................................... 156.2 Ordures mnagres..................................................................................... 166.3 limination et rcupration ........................................................................ 166.4 Dchets industriels spciaux ou dangereux.............................................. 17

7. Financement et rgulation .................................................................... 177.1 Financements relatifs aux ordures mnagres......................................... 177.2 Jusquo dpolluer et rendre les normes plus svres ........................... 187.3 Instruments de rgulation........................................................................... 18

Pour en savoir plus........................................................................................... Doc. G 2 300

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Janvier 2004

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APPROCHE SOCIO-CONOMIQUE DES DCHETS ______________________________________________________________________________________________


Les ordures mnagres constituent un gisement en croissance. Parmi lesmodes de traitement, la mise en dcharge est de moins en moins accepte.Lincinration aussi est conteste et la rcupration connat diverses limites oucontraintes.

Les dchets industriels sont galement considrs.Le dchet renvoie un ensemble complet (un systme complexe) de valeurs

socioculturelles. Son devenir saccompagne de ractions ngatives, notam-ment travers le Nimby (refus des populations daccueillir dans leur voisinagede nouvelles installations de traitement) ou positives, en particulier traversdes collectes slectives des fins de valorisation.

Lamlioration des modes de traitement se traduit par un alourdissementsensible des cots (elle est cependant cratrice demplois), conduisant rechercher de nouveaux modes de financement.

Quant au dbat sur la privatisation, il se double dun dbat sur laconcentration dentreprises, avec des groupes devenus multinationaux. Lesmarchs prsentent des caractristiques oligopolistiques, voire monopolis-tiques.

Une meilleure gestion appelle le dveloppement dinstruments de rgula-tion ; les conditions de leur efficacit sont examines.

1. Le dchet : dfinition, fondements conomiques et logiques en uvre

Le dchet est une marchandise part. Au plan juridique, laloi-cadre franaise du 15 juillet 1975 et la directive europenne adop-te le mme jour le dfinissent par rfrence labandon : toutrsidu dun processus de production, de transformation ou duti-lisation, toute substance, matriau, produit ou plus gnralementtout bien meuble abandonn ou que son dtenteur destine laban-don .

Les rgles applicables sont diffrentes suivant :

quil est considr comme dangereux ou non ; quil est destin tre valoris ou limin. Dans ce second

cas, le principe de proximit et dautosuffisance prvaut,contrairement au principe de libert des changes commerciaux ;le dchet doit alors tre trait autant que possible prs de son lieude production ;

que les transferts font intervenir ou non des tats membresde la Communaut europenne ou de lOCDE (Organisation decoopration et de dveloppement conomiques), suite laconvention de Ble sur les mouvements transfrontires de dchetsdu 22 mars 1989 : listes verte, orange et rouge de lOCDE fixant,suivant les catgories de dchets, les rgles applicables auxchanges.

Les conditions dans lesquelles un dchet peut devenir unnon-dchet, une marchandise, sont encore floues. La jurispru-dence, tant franaise queuropenne (arrts Moline de 1983, Bou-hours de 1986, Lorban de 1991, arrts de la Cour de justice descommunauts europennes dans les affaires Vessosso et Zanettien 1990, etc.), a soulign jusqualors que les objets ou substancesen question, mme remployables ou recyclables, mme destins tre valoriss et mme sils ont une valeur conomique, mar-chande, restent des dchets [1]. De plus, le concept de recyclageest mal dfini, tant au plan juridique quau plan conomique.

Il convient de souligner lambivalence du rsidu : rebut ouressource ? Selon la sagesse populaire, le dchet des uns fait la

fortune des autres . Le statut de dchet et son devenir dpendentde nombreux facteurs : circonstances, lieu, tat de lconomie et dela technologie, contexte social, rglementaire, etc. De mme, lanotion de dchet ultime introduite par la loi franaise du 13 juillet1992 renvoie aux conditions techniques et conomiques dumoment.

Alors que la rglementation europenne est marque par lavolont dassurer un contrle aussi tendu que possible, une alter-native raisonnable ne consiste pas, en contrepoint, prner lelibre-change des dchets, mais revoir les conditions pour quilperde ce statut. Le ministre de lEnvironnement a publi en mars1997 un guide mthodologique proposant des critres de nature garantir le non-abandon. Il convient galement que la nouvelle uti-lisation respecte un haut niveau de protection de lenvironnementet de la sant.

Dun point de vue conomique, un bien (ou une substance) nestpas un dchet sil a soit une valeur dusage (une utilit) pour sondtenteur, soit une valeur dchange reconnue, correspondant une valeur dusage pour son destinataire final.

Pour quil ne sagisse pas dun dchet, la valeur dchange doittre positive. En dautres termes, entre les deux parties, le flux phy-sique de marchandise et le flux montaire en contrepartie vont ensens inverse, tandis que pour des dchets, ils vont dans le mmesens (figure 1).

Dans ce second cas, le paiement par le dtenteur correspond une prestation de service assure par le receveur. Loffreur dedchet devient demandeur de service. Sagissant des orduresmnagres, ce service est assur par les collectivits locales ; il cor-respond un service public, financ surtout par des impts locaux.Hors service public (ou sous couvert de service public, lorsque lesoprations sont confies des prestataires privs), le prix payerrsulte du jeu de loffre et de la demande. Cependant, vis--vis demcanismes concurrentiels, les marchs des diffrents dchets pr-sentent des caractristiques monopolistiques, pour des raisonsrglementaires ainsi quconomiques : libre-entre limite, prix du ticket dentre lev, effets de seuil, conomies dchelle, etc.

Loffre de service peut elle-mme ntre quune offre interm-diaire, dans le cadre dune chane ou cascade doprateurs succes-sifs de filires dlimination ou de valorisation. Dans ce dernier cas,la chane de qualit saccompagne dune chane de valeur.

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_____________________________________________________________________________________________ APPROCHE SOCIO-CONOMIQUE DES DCHETS


Au plan microconomique, la figure 2 illustre le profil thoriquede trois types dentreprises :

entreprise classique de production ; entreprise spcialise dlimination ; entreprise de recyclage.Dune faon gnrale, les activits de rcupration se traduisent

en premier lieu par un crmage des gisements les plus intres-sants. Lorsque lon vise une mobilisation plus pousse des gise-ments, les cots de collecte et de prparation, la tonne, tendent crotre, parce quil sagit de fractions plus disperses et plushtrognes ; en dautres termes, le cot marginal de rcuprationest croissant. Cependant, ce qui nest pas rcupr doit trelimin ; il en rsulte un cot. Llimination fournit ainsi la rcu-pration un autre rfrentiel et la possibilit dune rmunrationsur une double base : la vente des produits rcuprs et une rmu-nration correspondant une prestation de service, ou cot vitpar rapport une solution dlimination. De plus, la tendance laccroissement des cots dlimination joue en faveur de la rcu-pration. La figure 3 en fournit une illustration, pour des mchefersdincinration (donc des sous-produits de traitement primaire).

Le recyclage permet en outre datteindre simultanment deuxobjectifs : rduire la fois les quantits liminer et les prlve-ments de ressources naturelles.

Aux aspects montaires sajoutent des aspects environnemen-taux et sociaux. lavenir, ces derniers seront de plus en plus int-grs dans les cots conomiques (tendance linternalisation descots externes, selon le langage des conomistes).

Un autre dbat concerne la hirarchie ventuelle entre : rutilisation pour le mme usage ; remploi (pour un autre usage) ; recyclage en boucle (pour le mme type dapplication) ou en

cascade (pour un autre type dapplication) ; valorisation nergtique.Dans une optique de dveloppement durable (voir le systme

dchets [G 2 000]) et pour limiter lentropie du systme matire (etnergie), le remploi permet de conserver, au moins pour partie, laforme initiale, et il est prfrable de valoriser les matriaux sur labase de leurs proprits spcifiques (valorisation de la matire),plutt que sur la base de proprits communes telles que la capa-cit calorifique ou le pouvoir fermentescible. De plus, rutilisationet recyclage en boucle renforcent lautonomie des sous-systmesproductifs.

2. Ordures mnagresLappellation ordures mnagres regroupe plusieurs cat-

gories de dchets (en gras dans le tableau 1). Elles sontcomposes de (% en masse) :

matires putrescibles ....................................................... 30 % ; papiers, cartons ................................................................ 25 % ; verre ................................................................................... 10 % ; plastiques ........................................................................... 9 % ; mtaux ............................................................................... 5 % ; textiles ................................................................................ 3 % ; fines .............................................................................. 10 % ; divers .................................................................................. 8 %.

Figure 1 Flux physique et flux montaire des changes

Dtenteur Receveur

Dtenteur

flux physique flux montaire

Receveur

a marchandise, non-dchet

b dchet

Figure 2 Profils thoriques dentreprises

a entreprise classique

b entreprise spcialise d'limination

c entreprise de recyclage

p

q

p

q

p

q

Inputclassique

Inputclassique

Inputclassique

Output prix positif

Input gratuit

Input gratuit

Input gratuit

Input traitmoyennantpaiement

(pour le service)

Input moyennantpaiement pour

le service (commepour l'limination)

Output valeur ngative

Output valeurngative

Output valeur ngative(ncessitant un paiement)

Output valeur positive

Output sans valeuret ne ncessitantpas un paiement

(neutralis)

p prix q quantits

Les intrants physiques (input) sont compts ngativement, les extrants (output)positivement.Le bilan matire complet, pour chaque entreprise, inclut des intrants ou/et desextrants prix nul (cas des biens libres, comme l'air, en l'absence de raret). Ildoit tre quilibr, donc qi = 0i

i

En termes montaires, les figures s'appuient, pour des raisons pdagogiques,sur une hypothse de profit nul. Ds lors, pour chaque entreprise : (pi x qi) = 0

0

0

0

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APPROCHE SOCIO-CONOMIQUE DES DCHETS ______________________________________________________________________________________________


(0)

Les emballages reprsentent un tiers en masse (et la moiti envolume) des ordures mnagres (OM) prsentes la collecte.

Le pouvoir calorifique infrieur (PCI) est denviron 1 800 kcal/kg,soit 7 536 kJ/kg (variable suivant les collectivits et la saison).

2.1 Tendances dvolution

Il est possible de dgager les tendances passes et de prvoir lestendances futures de lvolution de la production des OM engnral, et de certains types de dchets en particulier (emballages,rsidus organiques, produits lectroniques, encombrants , etc.).

Par le pass, on constate une forte augmentation de la produc-tion dOM par habitant et par an : quasi-doublement de 1960 2000 et en particulier :

fort accroissement de la part des emballages (quadruplementdu tonnage de 1960 2000), dabord du verre (en raison de largression de la consigne), puis surtout des plastiques (leur parttait trs faible en 1960), et accroissement encore plus marqu envolume ;

pour les matires putrescibles, sans doute un accroissementen valeur absolue, mais une diminution en part relative dans lacomposition des OM ;

fort accroissement des encombrants dorigine domes-tique.

Pour le futur, la prospective prvoit un accroissement de la pro-duction de dchets (dores et dj, la production dun Amricainmoyen est prs du double de celle dun Franais), en particulier :

accroissement de la production de dchets de produits desant, en raison du vieillissement de la population ;

accroissement du nombre dunits demballages, notammenten raison de la rduction de la taille des foyers ;

diminution des rsidus organiques de prparation des repas,mais accroissement des dchets verts (tontes, etc.), en raison dudveloppement de la rurbanisation ;

accroissement des rsidus de produits dentretien et debricolage (en raison dun accroissement du temps libre) ;

accroissement du gisement de produits lectriques et lectro-niques en fin de vie ;

dveloppement des collectes slectives, des fins de valori-sation ou de dpollution du gisement traiter ; dveloppement etaccroissement du nombre de filires ddies ;

multiplication des dchetteries (500 en 1992, 2 500 en 2000,5 000 attendues en 2005) et des quantits collectes par cette voie.

Dautres tendances (pour tous types de dchets) sont prvoir : sensibilit croissante la protection de lenvironnement et

exigences croissantes en matire de sant publique ; demande detransparence et renforcement des attentes en matire de garantiescologiques ;

approches plus globales (coproduits ), systmiques ; dve-loppement doutils globaux dvaluation ;

responsabilit largie de ceux qui mettent les produits sur lemarch ;

intrt croissant accord la prvention (qualitative et quan-titative) ; coconception ;

cots dlimination croissants, ce qui joue en faveur, sinon dela prvention, de la rcupration et du recyclage (logique du cotvit ) ;

meilleure gestion des dchets diffus ; concentration industrielle croissante du secteur des dchets

et internationalisation accrue (en particulier, rle des groupes fran-ais du dchet 6.1 , aux profils diversifis, permettant une offreglobale ) ;

poursuite du dbat dchet/non-dchet (coproduit, sous-pro-duit, matire premire secondaire ).

En ce qui concerne les cots et leur financement, un alourdis-sement est envisager. Pour leur financement, il y a passage

Figure 3 conomie associe la valorisation des mchefers

Tableau 1 Dchets par catgories en 2000(daprs lAdeme et lIFEN)

Dchets des mnages :

dchets ordinaires................................. 20 Mt

encombrants dorigine domestique .... 5 Mt

Dchets collectifs (collectivits) :

dchets despaces verts ....................... 3 Mt

dchets de voirie et marchs ............... 0,5 Mt

boues de stations dpuration ............. 10 Mt

boues de lassainissement individuel 10 Mt

Dchets industriels :

banals (DIB) ........................................... 105 Mt

dont collects avec les OM................... 5 Mt

spciaux (DIS) ....................................... 10 Mt

Dchets dactivits de soins risques.......... 0,15 Mt

Dchets inertes :

des mines et carrires .......................... 100 Mt

de construction et de dmolition......... 24 Mt

Dchets agricoles ........................................... 400 Mt

Total ordures mnagres .............................. 28,5 Mtsoit environ

430 kg/(habitant an)

y compris encombrants ................................. 33,5 Mt

Cots( / t)

60

45

30

15

01980 1990 2000

Annes

Cot de prparationdes mchefers

pour leur valorisation

Diffrentiel de coten faveur de lavalorisation

Cot de mise en CET 2

CET 2 : centre d'enfouissement technique de classe 2

Les cots reprsentent l'quivalent en euros par tonne des cots en francs par tonne.

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valuation environnementale de lutilisation de dchets en TP

par Gwnalle BRNS-LAOTDocteur Sciences et Techniques du Dchet Ingnieur de recherche INSAVALOR division POLDEN

Emmanuel VERNUSDocteur Sciences et Techniques du Dchet Chef de projet INSAVALOR division POLDEN

et Jacques MHUDirecteur INSAVALOR division POLDENProfesseur lINSA de Lyon

1. Retour dexprience ................................................................................ G 2 150 21.1 Quels dchets ? ............................................................................................ 21.2 Quelles utilisations ? ................................................................................... 31.3 Dans quelles conditions ? (Selon quels cahiers des charges ?)............... 3

2. Mthode dvaluation ............................................................................. 42.1 La norme NF EN 12920................................................................................ 42.2 Mthode dvaluation environnementale propose ................................ 4

2.2.1 Question, rsultats attendus.............................................................. 42.2.2 Admissibilit du dchet, et descriptions du matriau alternatif

et du matriau routier ........................................................................ 52.2.3 Louvrage routier envisag................................................................. 52.2.4 Caractrisation environnementale des matriaux routiers

au laboratoire...................................................................................... 62.2.5 Modlisation du comportement la lixiviation ............................... 62.2.6 Validation du modle comportemental ............................................ 72.2.7 Conclusion........................................................................................... 7

3. Cas dapplication ..................................................................................... 83.1 Mise en uvre de la mthode dvaluation.............................................. 8

3.1.1 Question, rsultats attendus.............................................................. 83.1.2 Description du dchet, du matriau alternatif et du matriau

routier .................................................................................................. 83.1.3 Louvrage routier envisag................................................................. 93.1.4 Caractrisation au laboratoire ........................................................... 93.1.5 Rsultats prliminaires....................................................................... 93.1.6 tude lchelle lysimtrique............................................................ 93.1.7 tude lchelle terrain...................................................................... 10

3.2 Synthse des rsultats ................................................................................ 113.2.1 Aspects physico-chimiques ............................................................... 113.2.2 valuations cotoxicologiques.......................................................... 133.2.3 Conclusion........................................................................................... 13

4. Synthse gnrale ................................................................................... 14

Pour en savoir plus ........................................................................................... Doc. G 2 150

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Janvier 2007

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VALUATION ENVIRONNEMENTALE DE LUTILISATION DE DCHETS EN TP ________________________________________________________________________

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n France, le Gnie civil utilise, depuis de nombreuses annes, des millionsde tonnes de rsidus industriels (cendres volantes de charbon, laitiers de

hauts fourneaux, schistes houillers, matriaux de dmolition...) qui font lobjetde normes dusages, mais en dehors de toute rglementation environnemen-tale. Seules les utilisations de trois types de dchets sont couvertes par des tex-tes rglementaires (ou assimils) : les sables de fonderie (Arrt du 16 juillet1991), les mchefers dincinration dordures mnagres (Circulaire du 9 mai1994) et les cendres de charbon (Circulaire du 11 octobre 1996). Dans les deuxpremiers cas, la rglementation se base sur lutilisation de lessai de lixiviationNF X 31-210 (essai de conformit franais utilis pour lacceptabilit des dchetsen dcharge avant dtre remplac par lessai europen EN 12457).

Le durcissement des rglementations environnementales dans le domaine dela mise en dcharge et des stockages internes, ainsi que les incitationsrglementaires la valorisation des dchets, a gnr dans les dix derniresannes un flux considrable de nouveaux candidats lutilisation en TP (lai-tiers et scories mtallurgiques, cendres volantes dUIOM traites...).

Lutilisation gnralise et disperse de ces rsidus nest pas acceptable sansltablissement de cahiers des charges environnementaux prcis et exigeantspour les nouveaux dchets proposs, aussi bien que pour les rsidus utiliss tra-ditionnellement. Le dveloppement de la norme NF EN 12920 du CEN TC 292fournit un cadre mthodologique incontournable lvaluation environnemen-tale qui en dcoule.

Ce dossier a pour objectifs de dresser un premier bilan mthodologique delvaluation environnementale de lutilisation de dchets en travaux publics (TP)et de dcrire une mthode permettant dvaluer si un dchet peut tre utilis entechnique routire sur la base dun certain nombre de critres de qualit environ-nementale des milieux. Cette mthode est dans un premier temps dcrite, puisillustre par un cas type dapplication.

E

1. Retour dexprience

Les travaux publics (TP) sont des trs grands consommateurs dematriaux. Le rseau routier franais stire sur prs de 750 000 kmet lon estime que, pour 1 km de route dune largeur de 6 m, delordre de 18 20 000 t de matriaux sont ncessaires.

En France, lextraction des graviers dans le lit mme des coursdeau a souvent provoqu des modifications quasi irrmdiablesdes cosystmes fluviaux. Aujourdhui, ce mode dextraction sestrarfi mais les carrires et les gravires des plaines alluviales sesont largement tendues selon les besoins des chantiers envi-ronnants.

Or, loccupation de terrains fertiles, la dfiguration du paysage, lesdifficults de rhabilitation des sites sont de plus en plus au curdes proccupations des pouvoirs publics et des collectivits. Lavalorisation des dchets en TP pourrait ainsi contribuer diminuer lenombre de carrires et de gravires, prserver les ressourcesnaturelles du pays, tout en prservant les paysages et les co-systmes, sous rserve que ces dchets soient traits de manire limiter leur potentiel polluant un dbit de fuite cocompatible, ycompris long terme.

1.1 Quels dchets ?

Les matriaux/dchets sont choisis en fonction de leur aptitude tre utiliss selon lun des trois usages suivants :

comme granulat utilis seul ou avec un liant. Cela reprsente,et de loin, les tonnages les plus importants. Les matriaux sont choi-sis essentiellement en fonction de leurs proprits mcaniques etgotechniques ;

comme liant hydraulique (ou plus rarement hydrocarbon) action rapide (de type ciment), ou plus gnralement action lente(caractre pouzzolanique) ;

comme primaire de fabrication intgr directement aux autresconstituants lors de llaboration de matriau.

Les principaux dchets utilisables en TP sont de trois origines :

les dchets issus des TP : ce sont principalement les excdentsde dblais et les fraisats denrobs (rsidus bitumineux issus de larfection de chausses). Ces dchets constituent le plus gros gise-ment de matires premires secondaires puisque 20 Mt sont recy-cles annuellement au niveau national. Le taux de recyclage de cesmatriaux continue de progresser ;

les dchets de production industrielle : il en existe une grandevarit dj utiliss dans la route, tels que les cendres volantes decharbon, les laitiers cristalliss de hauts fourneaux, les sables defonderie, les mchefers... La plupart dentre eux sont utiliss pourleurs proprits gotechniques (proprits mcaniques des sols enrelation directe avec la construction douvrages), lorsque le gise-ment disponible est suffisant et que leur utilisation prsente un int-rt financier par rapport lemploi de matriaux traditionnels ;

les dchets entrant dans la composition de matriaux inno-vants, tels les pneus dont le broyage permet, notamment, laralisation de sols amortissant, de sols sportifs et denrobsroutiers.

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1.2 Quelles utilisations ?

Une route est un ouvrage multicouche, dans lequel chaque cou-che a une fonction spcifique qui rpond des exigencesmcaniques lies aux sollicitations extrieures supportes et au ter-rain naturel dans lequel elle est implante. Les critres de compor-tement mcanique exigs sont directement relis sa fonction danslouvrage.

Les dchets peuvent tre utiliss en tant que matriaux alternatifsdans les diffrentes couches, selon leurs caractristiquesgotechniques (figure 1).

1.3 Dans quelles conditions ? (Selon quels cahiers des charges ?)

Dune manire gnrale, le comportement des dchets et desmatriaux susceptibles dtre placs dans des conditions de lixivia-tion leau relve de deux approches normatives et rglementairescomplmentaires, dnommes dans la directive 1999/31/CE relative la mise en dcharge : Essais de conformit et Caractrisationde base .

Lessai de conformit consiste en une mesure dune fraction lixi-viable dans des conditions arbitraires de contact solide/liquide, sansobjectif ni de simuler une situation relle, ni de comprendre lesparamtres du comportement, ni a fortiori de prvoir le comporte-ment long terme des dchets dans un scnario donn de contactavec lenvironnement. Les rsultats de ces essais sont destins tre compars des valeurs limites rglementaires. Cette approche douanire est celle des tests rglementaires (test AFNOR X 31-210 aujourdhui remplac par lessai europen EN 12457-2 (X 30-402-2), X31-211 pour les monolithes...) utiliss pour ladmission endcharge des dchets dangereux et la valorisation en travauxpublics des mchefers dincinration dordures mnagres (circu-laire du 9 mai 1994).

La caractrisation de base du comportement la lixiviation fait lobjet de la norme europenne EN 12920 du CEN/TC292 WG6

sur le comportement long terme des dchets et des matriaux.Dans cette approche, on cherche caractriser les paramtres ducomportement dans des conditions spcifiques de mise en uvre.

Pour les applications relatives la technique routire, dans la pre-mire approche, il sagit uniquement de vrifier la conformit dudchet aux seuils rglementaires, en vue dune valorisation en tech-nique routire. En loccurrence, les seules valeurs rglementairesexistantes sont celles dfinies par la circulaire du 9 mai 1994, rela-tive aux conditions dutilisation des mchefers dincinrationdordures mnagres.

Cette circulaire classe les mchefers en trois catgories selon leurtaux dimbrls, leur fraction soluble et leur potentiel polluant :

V comme valorisable : le mchefer peut tre valoris dans lesconditions imposes par la circulaire du 9 mai 1994 mentionnes ci-aprs ;

M comme maturable : le mchefer doit subir une priode dematuration dau moins trois mois pour rduire son potentielpolluant ;

S comme stockable : le mchefer doit tre stock en dchargepour dchets non dangereux et ne peut tre valoris.

Cette circulaire stipule quun mchefer class V peut tre utilis entechnique routire avec quelques restrictions mineures (en dehorsdes zones inondables et des primtres de protection rapprochsdes captages deau, une distance minimale de 30 m de tout coursdeau...).

En labsence de rglementation relative lutilisation des autresdchets en travaux publics, lapplication de cet essai de conformitsest vite gnralise. Il a ainsi t maintes fois utilis tort pourrpondre dautres objectifs (au-del de la stricte vrification de laconformit des seuils pour laquelle il a t dvelopp), notam-ment pour ltude du comportement environnemental, ou pourrpondre la compatibilit de la valorisation avec la protection delenvironnement.

Figure 1 Coupe dune route et exemples de dchets utilisables pour les diffrentes couches

Pour le classement dans lune de ces trois catgories, la cir-culaire se base sur les rsultats du test de conformitNF X 31-210 aujourdhui remplac par lessai europenEN 12457-2 (X 30-402-2).

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ce choix inadapt de moyens mis en uvre, sajoutent souventdes difficults lors du suivi des chausses exprimentales (auniveau de linstrumentation, du choix des lments analyser, delabsence de bilan hydrique, etc.), ainsi que des difficults dinter-prtation des donnes ce qui conduit globalement des difficultspour conclure en rponse lobjectif initial.

Ce dossier a donc pour objectif de dcrire une dmarche globalepour caractriser le comportement la lixiviation dun dchet (oumatriau base de dchet) et valuer le comportement, longterme, dans un scnario de technique routire, lobjectif final de lamise en uvre de cette mthode tant de conclure quant laccep-tabilit environnementale des dchets dans le scnario considr.

2. Mthode dvaluation

2.1 La norme NF EN 12920

Si le dchet subit un traitement ou participe la formulation dunmatriau avant utilisation dans le scnario vis, lvaluation ducomportement doit porter sur le dchet trait.

Cette norme dfinit une mthodologie itrative, dcompose enplusieurs tapes, qui vise garantir la prise en compte des propri-ts intrinsques du dchet et des conditions spcifiques lies au sc-nario pour la dtermination du comportement long terme. Lesfacteurs prpondrants du scnario considr font lobjet de la miseen uvre de tests, dits paramtriques, visant valuer leur effetspcifique sur le relargage des polluants.

Des tests de simulation (ou multiparamtriques) sont galementutiliss lchelle du pilote de laboratoire, voire du pilote instru-ment en hall dessai ou en chantier exprimental, et une modlisa-tion du comportement est propose. Sur cette base, une prdictiondu relargage peut tre tablie une chelle de temps fixe pour cha-que scnario (souvent de lordre de quelques dizaines dannes).

Lutilit de cette norme est une vidence au vu des nombreusessituations au sein desquelles des dchets (ou autres sources de pol-luants) sont exposs la lixiviation en contact avec le milieu naturel.Par ailleurs, un retour dexprience de lapplication de cette norme(principalement en France), sur les cinq dernires annes (voir tudeBilenv-ADEME, 2005 et Brns-Laot et al., 2006), a montr que lamthodologie dcrite a permis, dans la plupart des cas, daboutir une dcision positive concernant lutilisation future dun dchetdans une application spcifique, mais aussi daboutir dautrestypes de rsultats tels que la dfinition de valeurs seuils pour desapplications spcifiques (cas des valeurs seuils pour lacceptabilitdes dchets en dcharge dans lannexe II de la directive Dcharge , par exemple).

Il nen demeure pas moins que lutilisation de cette mthodologiea absolument besoin dtre encadre deux niveaux :

pour la constitution dun guide des bonnes pratiques, enmatire de cohrence entre les tapes et de justification des choixde mthodes ;

par lapport de la comptence et de lexprience des quipescharges de mettre en uvre ces diffrentes tapes et mthodes.

En effet, certaines difficults rcurrentes de mise en uvre ont tmises en vidence, telles que :

la description du scnario considr et le lien avec le choix desfacteurs dinfluence tudis, trs souvent mal explicits ;

les essais mis en uvre pas forcment justifis au regard desfacteurs dinfluence identifis ;

la mise en uvre de ltape de modlisation naboutissant pastoujours un modle comportemental pertinent vis--vis des don-nes et des facteurs dinfluence, ni exploitable ;

des essais de validation trs souvent mis en uvre mais leurinterprtation ne permettant pas toujours datteindre les objectifsviss, savoir valider le modle comportemental.

Au regard de ces diffrents points, des recommandations ont tmises, comme par exemple :

la redfinition de ltape de description du scnario en diffren-ciant la description de lapplication vise de la description dunmodle conceptuel qui constituerait une simplification et une sch-matisation de cette application ;

la mise en uvre de deux niveaux de validation du modle com-portemental, le premier niveau validant le modle lchelle dumodle conceptuel et le second validant le modle lchelle delapplication choisie.

2.2 Mthode dvaluation environnementale propose

La dmarche dvaluation de lutilisation de dchets en techni-ques routires prsente ci-dessous est le fruit de lexprienceacquise par les auteurs, dans le cadre de travaux de recherche &dveloppement mis en uvre en France ces dix dernires annes.Cette exprience concerne le plus souvent des rsidus de procdsthermiques en scnarios de travaux publics selon la dmarche de lanorme NF EN 12920 dans le cadre de programmes impliquant (voire la demande de) lADEME ou des industriels du secteur, produc-teurs et oprateurs du TP. Elle vise donner un cadre mthodologi-que permettant de soutenir la valorisation des dchets dans lerespect de la qualit environnementale des milieux environnants.

Dune manire gnrale, la dmarche propose pour lvaluationenvironnementale, base sur la mthodologie dfinie dans lanorme NF EN 12920, fait appel deux chelles dexprimentations,laboratoire et lysimtre et/ou chausses exprimentales, selon lanature des dchets concerns et des scnarios envisags. Lobjectifglobal est de dmontrer labsence dmissions incompatibles avecle respect dobjectifs de qualit des eaux dfinis pour les milieuxavals.

La dmarche propose est schmatise dans la figure 2.

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