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MÉTHODES ET PROTOCOLES POUR CARACTÉRISER

LES COMBUSTIBLES ISSUS DE DÉCHETS :

MESURE DE LA FRACTION RENOUVELABLE, VÉRIFICATION QUE LES COMPOSANTS NE SONT PAS VALORISABLES SOUS FORME DE MATIÈRE

Juin 2016

Etude réalisée pour le compte de l’ADEME par

INDDIGO/INERIS/Bio by Deloitte

Contrat n° 1406C0109

Coordination technique : Elisabeth PONCELET – ADEME Angers – DEP – Direction

Economie Circulaire et Déchets – Service Mobilisation et Valorisation des Déchets

RAPPORT

Juin 2016

METHODES ET PROTOCOLES POUR CARACTERISER LES CID sur 91

REMERCIEMENTS

Le consortium tient à remercier les participants au comité de pilotage et plus largement les personnes ayant contribué à l’étude sur nos sollicitations :

ADEME Elisabeth PONCELET

DGPR Grégory DUBOIS

DGEC Alexandre DOZIERES

DGEC Suzelle LALAUT

DGEC Timothée FUROIS

DGEC Sophie DEHAYE

AMORCE Lucie LESSARD

FNADE TIRU - Barthelemy FOURMENT

FNADE MERLIN -Julie FLAMAND

FEDEREC Cyrille MARTIN

FEDEREC Jean Pierre LUTHRINGER

FEDEREC COVED – Jean Paul ROQUES

REEVALU Catherine CLAUZADE

ATIHL Fabrice COPIN

CEA Lucile BECK

CITATION DE CE RAPPORT

ADEME – INDDIGO, INERIS et Bio by DELOITTE - Juin 2016 - « Méthodes et protocoles pour caractériser les combustibles issus de déchets : mesure de la fraction renouvelable, vérification que les composants ne sont pas valorisables sous forme de matière ». Rapport - 90 pages

Certains de ces ouvrages sont disponibles en ligne www.ademe.fr, rubrique Médiathèque (URL)

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Juin 2016


TABLE DES MATIÈRES

Résumé ................................................................................................................................................... 5

1. Contexte, enjeux et objectifs ........................................................................................................... 6

1.1. Fraction renouvelable .............................................................................................................. 6

1.2. Respect de la hiérarchie des modes de traitement ................................................................. 7

1.3. Synthèse des enjeux identifiés au lancement de l’étude ........................................................ 7

1.4. Objectifs de l’étude .................................................................................................................. 8

1.5. Méthodologie de la mission ..................................................................................................... 9

2. Définitions ..................................................................................................................................... 10

2.1 Définitions réglementaires de la biomasse ............................................................................ 10

2.2 Définition du caractère biodégradable ................................................................................... 11

2.3 Définitions issues des normes ............................................................................................... 13

2.4 Définitions de Combustible Solide de Récupération (CSR) .................................................. 16

2.5 Classification des CSR .......................................................................................................... 16

2.6 Synthèse ................................................................................................................................ 21

3. Description des méthodes et protocoles au niveau européen ..................................................... 22

3.1 Méthode d’approche .............................................................................................................. 22

3.2 Liste des méthodes identifiées .............................................................................................. 22

3.3 Description générale des méthodes utilisées ........................................................................ 24

3.4 Description générale des méthodes en développement ....................................................... 26

3.5 Expression de la fraction biogénique .................................................................................... 27

3.6 Diffusion des méthodes au niveau européen ........................................................................ 29

3.7 Retour d’expérience des pneumatiques usagés non recyclables ......................................... 30

4. Analyse détaillée des méthodes ................................................................................................... 31

4.1 Méthode de tri manuel ........................................................................................................... 31

4.2 Méthode par dissolution sélective ......................................................................................... 35

4.3 Eléments génériques sur la mesure du 14C ........................................................................... 39

4.4 Méthode par mesure du carbone 14 du CSR ........................................................................ 43

4.5 Méthode par mesure du carbone 14 sur les émissions de sources fixes (« post-combustion ») 49

4.6 Méthode par mesure du bilan de masses et d’énergie ......................................................... 53

4.7 Méthode forfaitaire ................................................................................................................. 59

4.8 Méthode pour les déchets de bois (wood waste methodology) ............................................ 63

4.9 Méthode par reconnaissance optique (tri optique) ................................................................ 65

4.10 Autres méthodes en développement ................................................................................. 67

5. Proposition d’un protocole de mesure de la fraction renouvelable ............................................... 71

5.1 Les différentes étapes possibles de mesure ......................................................................... 71

5.2 Rappel des objectifs pour l’élaboration du protocole............................................................. 72

5.3 Evaluation de la part renouvelable en amont de la préparation de CSR (étape 1) ............... 73

5.4 Evaluation de la part renouvelable sur le CSR produit (étape 2) .......................................... 75

5.5 Evaluation de la part renouvelable de l’énergie produite à partir de CSR (étape 3) ............. 77

6. Vérification que les combustibles issus de déchets ne contiennent pas de composants valorisables sous forme de matière ........................................................................................................................... 79

Juin 2016


6.1 Rappel du cadre réglementaire ............................................................................................. 79

6.2 Proposition de modalités de contrôle du respect de la hiérarchie des modes de traitement 81

Références bibliographiques ................................................................................................................. 87

Index des tableaux et figures................................................................................................................. 89

Sigles et acronymes .............................................................................................................................. 90

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Résumé

La détermination de la part renouvelable de l’énergie produite à partir de combustibles issus de déchets présente de nombreux enjeux, depuis l’échelon européen pour la promotion des énergies renouvelables jusqu’à l’échelon local dans la contractualisation entre producteur et utilisateur. Elle doit s’inscrire dans un contexte réglementaire français en forte évolution dans le domaine. La présente étude analyse en détail les différentes méthodes existantes ou en développement et leur adéquation à des contraintes opérationnelles très diverses. Elle renseigne les usages et les exigences adoptées par les organismes de tutelle dans les pays européens les plus avancés dans le domaine et produit en synthèse une analyse des avantages, inconvénients opportunités et menaces de chaque méthode. En concertation avec les acteurs institutionnels et les opérateurs industriels du déchet et de l’énergie en France, elle propose un protocole décliné selon leurs attentes aux différentes étapes-clés de la production de combustibles issus de déchets. Enfin l’étude alimente la réflexion sur les modalités concrètes de justification et de contrôle du respect de la hiérarchie des modes de traitement des déchets et plus particulièrement de la priorité à donner à la valorisation matière avant la valorisation énergétique.

ABSTRACT

Determining the amount of renewable energy generated from solid recovered fuels raises many questions spanning from the European Community's concern to promote renewable energies to more local issues as for example how to draft a contract between providers and users. It also has to be in compliance with the French regulation strongly amended lately. The following study thoroughly reviews and analyses the existing and developing measurements. It also determines how they meet the numerous operational constraints. It lists the uses and requirements implemented by the umbrella organizations of the EU countries leading that field and assesses for each process' strengths, weaknesses, opportunities and threats. After consultations with stakeholders on waste management and energy production, it proposes a procedure to monitor the Solid Recovered Fuel production at every key stages. At last, this study aims at questioning the practical modalities for monitoring the waste treatment hierarchy compliance and more specifically asserts the priority to be granted to waste recycling over energy recovery.

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1. Contexte, enjeux et objectifs

Les filières de combustibles issus de déchets vont contribuer à l’atteinte des enjeux fixés par la Loi de Transition Energétique pour la Croissance Verte : réduction de la quantité de déchets non dangereux et non inertes admis en installations de stockage, valorisation énergétique des déchets qui ne peuvent être valorisés sous forme matière, réduction de la consommation d’énergies fossiles. Leur développement est encadré par le respect de la hiérarchie des déchets qui privilégie la valorisation matière à la valorisation énergétique et la création de la nouvelle rubrique ICPE 2971 pour les installations de préparation et de production d’énergie à partir de ces combustibles.

1.1. Fraction renouvelable

La plupart des Etats Membres de l’UE apporte un soutien financier au développement des énergies renouvelables. Pour les déchets ménagers, la majorité des pays ont fixé une valeur de référence nationale basée soit sur des normes européennes soit sur des résultats de campagnes nationales de caractérisation. Pour les combustibles issus de déchets cette part est spécifique à chaque gisement et ne peut être fixée nationalement. La fraction renouvelable est définie comme la fraction biogénique, matières produites par des organismes vivants selon un procédé naturel et qui ne sont pas fossilisées ou issues de ressources fossiles, ou comme la biomasse, matière d’origine biologique à l’exclusion des matières transformées en fossile ou incluses dans des formations géologiques. La fraction renouvelable est ainsi basée sur des critères relatifs à son origine et à sa formation. Pour les déchets ménagers dont la composition moyenne nationale est connue, la France comme d’autres Etats Membres (Allemagne, Royaume Uni, Suède) considère que 50% de l’énergie produite par des unités d’incinération d’ordures ménagères (UIOM) provient de la fraction renouvelable. D’autres pays ont fixé 51% (Italie, Pays Bas) voire 58,8 % (Danemark). Les déchets assimilés aux déchets ménagers et qui sont valorisés dans des UIOM sont alors considérés avec le même taux de fraction renouvelable que les déchets ménagers. En Italie, les installations consommant au moins 80% d’ordure ménagers peuvent utiliser la valeur forfaitaire. Les autres unités doivent réaliser des mesures. L’étude s’intéresse tout particulièrement à tout combustible fabriqué à partir de déchets. Les combustibles solides de récupération, CSR, sont des combustibles solides résultant d’une collecte séparée ou d’une opération de tri réalisée dans une installation prévue à cet effet de déchets non dangereux. Les combustibles issus de déchets, CID, sont une notion plus large, il s’agit par exemple de sous-produits d’une industrie ou de boues de STEP séchées. Ces combustibles sont destinés à être valorisés énergétiquement dans des installations de production d’énergie intégrées dans un procédé industriel de fabrication ou dans des installations ayant pour finalité la production d’énergie. Pour les combustibles issus de déchets, cette part est spécifique à chaque gisement. Il ne peut y avoir une valeur unique. Elle nécessite de reposer sur des mesures. La valeur dépend des déchets qui ont contribué à sa production et du procédé de préparation. La fraction renouvelable peut aller de près de 100% pour du bois à 0 % pour un mélange de plastiques. Il est donc nécessaire de disposer d’un protocole permettant de connaître cette valeur.

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1.2. Respect de la hiérarchie des modes de traitement

Afin de respecter la hiérarchie, seuls les composants qui ne peuvent pas faire l’objet d’une valorisation matière, dans les conditions techniques et économiques du moment, peuvent rentrer dans la composition des combustibles issus de déchets. La Loi de Transition Energétique pour une Croissance Verte (LTEPCV) prévoit que tous les 3 ans, l’ADEME remette un rapport sur la composition de ces combustibles. Il est nécessaire de développer une méthode d’évaluation de ce caractère. Elle peut se baser sur la caractérisation des combustibles, l’identification des refus qui rentrent dans la composition des combustibles en tenant compte des techniques de tri disponible…

1.3. Synthèse des enjeux identifiés au lancement de l’étude

Respecter l’obligation réglementaire incombant à l’ADEME issue de la LTEPCV L’étude vise en partie à répondre à l’obligation faite à l’ADEME dans le cadre de l’article 70 de la loi LTEPCV du 17 aout 2015 et rappelée ci-dessous : « Assurer la valorisation énergétique des déchets qui ne peuvent être recyclés en l’état des techniques disponibles et qui résultent d’une collecte séparée ou d’une opération de tri réalisée dans une installation prévue à cet effet. Dans ce cadre, la préparation et la valorisation de combustibles solides de récupération font l’objet d’un cadre réglementaire adapté. Afin de ne pas se faire au détriment de la prévention ou de la valorisation sous forme de matière, la valorisation énergétique réalisée à partir de combustibles solides de récupération doit être pratiquée soit dans des installations de production de chaleur ou d’électricité intégrées dans un procédé industriel de fabrication, soit dans des installations ayant pour finalité la production de chaleur ou d’électricité, présentant des capacités de production de chaleur ou d’électricité dimensionnées au regard d’un besoin local et étant conçues de manière à être facilement adaptables pour brûler de la biomasse ou, à terme, d’autres combustibles afin de ne pas être dépendantes d’une alimentation en déchets. L’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie remet tous les trois ans un rapport au Gouvernement sur la composition des combustibles solides de récupération et sur les pistes de substitution et d’évolution des techniques de tri et de recyclage. »

Aboutir à un protocole sérieux et consolidé pour être crédible et en adéquation avec les autres initiatives européennes

D’un autre point de vue, la démarche sera scrutée par le Ministère de tutelle et par les autres pays européens et devra être bâti avec une grande rigueur.

Aboutir à un protocole soutenable économiquement

Le protocole devra pénaliser le moins possible la filière CSR, qui est émergente, et dont les équilibres économiques sont encore fragiles, voire incertains au regard des énergies fossiles particulièrement bon marché.

Fonder correctement la recherche de définition de la recyclabilité, première démarche en ce sens en France

La vérification du respect de la hiérarchie des modes de traitement génère des questions fondamentales et potentiellement sensibles, sur l’interprétation de plusieurs textes de référence, au-delà de considérations pratiques des méthodes.

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Enjeux en termes de gisement énergétique renouvelable français

L’étude ne vise pas à une évaluation du gisement biomasse contenu dans les déchets. Néanmoins, en référence à la note de positionnement récente du COSEI VID CSR pour la prise en compte du CSR dans la future PPE, le gisement potentiel de CSR français est évalué à 2,5 millions de tonnes par an, et la contribution du CSR à horizon 2025 pourrait représenter :

Une puissance électrique installée de l’ordre de 150 MWe,

Une fourniture de chaleur à des consommateurs industriels ou à des réseaux de chaleur urbains d’environ 835 000 Tep/an.

Actuellement, l'homogénéité des déchets traités en UIOM permet de considérer une part de l’énergie renouvelable, proposée au niveau européen, de 50 %. Compte tenu de la nature des CSR, ce taux ne peut pas directement être appliqué aux CSR. En effet, les CSR présentent un contenu énergétique en biomasse variable mais généralement non négligeable, en moyenne de 20 à 30 %, mais pouvant aller jusqu’à 100%. Ainsi, le mode de calcul de la part ENR inclue dans les CSR présente un enjeu en termes de reconnaissance de la part ENR comprise dans la consommation finale d'énergie de la France.

1.4. Objectifs de l’étude

Les objectifs de cette étude sont de proposer des méthodes et des protocoles applicables sur le territoire national afin de :

Mesurer la fraction renouvelable des combustibles issus de déchets.

Caractériser leur composition afin de s’assurer qu’ils ne contiennent pas de composants qui auraient pu faire l’objet d’une valorisation matière.

L’étude a un caractère exploratoire, la reprise des conclusions alimentera le positionnement stratégique des parties intéressées. Les suites concrètes restent à définir, a priori il pourrait s’agir a minima d’une phase de test à l’échelle de quelques installations volontaires pour confirmer la faisabilité et les coûts du protocole préconisé. A ce stade, il n’est pas envisagé de suite à l’échelle européenne ou internationale. Néanmoins le travail d’analyse détaillée des normes réalisé par l’INERIS va alimenter le groupe de travail réactivé par l’AFNOR de la commission de normalisation X34C sur les CSR.

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1.5. Méthodologie de la mission

Phase 1: Description des méthodes et protocoles utilisés en Europe pour déterminer la fraction massique renouvelable des déchets et la part d’énergie renouvelable correspondante.

Il s’agit d’une enquête auprès de pays européens où la valorisation énergétique est prépondérante pour connaître les moyens développés pour évaluer la fraction renouvelable de tous types de déchets y compris les déchets ménagers et la part d’énergie produite qui y est imputable. Il sera précisé l’objectif des mesures : réglementaire, incitatif pour bénéficier d’un tarif ou d’un certificat vert, connaissance de la part renouvelable pour quantifier les émissions de gaz à effet de serre (GES). Des enquêtes plus exhaustives sont menées pour 5 pays qui ont développé des méthodes. Chaque pays fera l’objet d’une fiche où seront mentionnés les méthodes et protocoles utilisés du point de vue organisationnel et technique, le choix des méthodes de mesures utilisées, la mise en œuvre, la fiabilité des mesures, la fréquence et le coût. Les laboratoires effectuant les prélèvements et/ou les analyses seront listés. Il sera fait état des types d’unités de combustion qui y ont recours, le nombre de campagnes de mesures déjà réalisées et si possible les résultats obtenus. Les méthodes utilisées seront également comparées sous forme d’analyse SWOT. Le prestataire émettra une analyse critique des protocoles et méthodes et notamment il comparera les méthodes mesurant les entrants aux mesures à l’émission. L’intérêt d’utiliser un modèle basé sur un bilan massique sera analysé.

Phase 2 : Proposition d’un protocole national.

L’étude définira dans le détail des protocoles qui pourront être appliqués en France pour effectuer des mesures de référence et des mesures de routine pour les CID. Il pourra s’agir d’un unique protocole. Il sera précisé si ces protocoles peuvent être applicables immédiatement ou si des développements méthodologiques sont à prévoir. Il sera défini comment les méthodes choisies pourront être mise en œuvre : laboratoires susceptibles d’échantillonner, de mesurer et d’interpréter les résultats. Le coût des mesures par échantillon sera estimé. Le protocole choisi prendra notamment en compte les préconisations de la norme EN15440:2011 : CSR : méthode de détermination de la teneur en biomasse.

Phase 3 : Elaboration d’un cahier des charges.

Le prestataire rédigera un cahier des charges à l’usage des exploitants d’unités de valorisation énergétique des déchets et des combustibles issus de déchets pour réaliser (ou faire réaliser) une campagne de mesures afin de connaître la part renouvelable de l’énergie produite et pour effectuer des mesures de routine.

Phase 4 : Vérification que les combustibles issus de déchets ne contiennent pas de composants valorisables sous forme de matière.

Il est envisagé de réfléchir aux protocoles et méthodes qui pourraient être mises en œuvre pour vérifier que les combustibles issus de déchets ne contiennent pas de composants valorisables sous forme de matière. Il s’agit d’une phase où toutes les pistes potentielles et réalistes seront explorées. Le principe des méthodes sera décrit, leur fiabilité attendue indiquée ainsi que les moyens à mettre en oeuvre pour leur réalisation. Les points nécessitant des recherches ou des confirmations méthodologiques seront développés. Cette action sera menée en parallèle de phases précédentes.

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2. Définitions

La biomasse comme les CSR et CID font l’objet de plusieurs définitions possibles et ce chapitre tente d’approcher les nuances et subtilités liées à ces différentes approches. Il sera distingué les définitions réglementaires et les définitions normatives La fraction renouvelable (ou biogénique) est représentée par la biomasse récente : fermentescibles, papiers-cartons (issus du bois ou des textiles1), bois, mais également les produits biosourcés et notamment les plastiques biosourcés. La fraction non renouvelable (fossile) comporte le pétrole, le charbon et tous leurs dérivés : matières plastiques, synthétiques... La définition retenue, sous réserve qu'elle ne pose pas de problème pour l'application de la politique de gestion des déchets, doit être également conforme aux définitions prévues par la directive ENR 2009/28/CE.

2.1 Définitions réglementaires de la biomasse

2.1.1 Directive 2009/28/CE du 23 avril 2009 relative à la promotion de l’utilisation de l’énergie produite à partir de sources renouvelables

Cette directive modifie puis abroge les directives 2001/77/CE et 2003/30/CE.

Biomasse : la fraction biodégradable des produits, des déchets et des résidus d’origine biologique provenant de l’agriculture (y compris les substances végétales et animales), de la sylviculture et des industries connexes, y compris la pêche et l’aquaculture, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et municipaux

Cette définition repose essentiellement sur le caractère biodégradable des produits et déchets.

2.1.2 Règlement (UE) n° 601/2012 du 21 juin 2012 relatif à la surveillance et à la déclaration des émissions de gaz à effet de serre au titre de la directive 2003/87/CE

Cette définition a été reprise dans le Règlement (UE) n° 601/2012 du 21/06/12 relatif à la surveillance et à la déclaration des émissions de gaz à effet de serre au titre de la directive 2003/87/CE du Parlement européen et du Conseil, qui visait entre autres un alignement des définitions de la biomasse, les différences sont identifiées en bleu ci-dessous :

1 Il conviendra de distinguer les textiles naturels (coton, soie etc qui sont aussi de la fraction « renouvelable », des synthétiques : polyesters, nylons… issus du pétrole comme les plastiques)

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Biomasse : la fraction biodégradable des produits, des déchets et des résidus d’origine biologique provenant de l’agriculture (y compris les substances végétales et animales), de la sylviculture et des secteurs connexes, y compris la pêche et l’aquaculture, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et municipaux ; elle comprend les bioliquides et les biocarburants.

Ce règlement apport d’autres définitions en lien avec l’étude :

Combustible mixte : un combustible contenant à la fois de la biomasse et du carbone fossile

Fraction issue de la biomasse : la part de carbone issu de la biomasse dans la quantité totale de carbone contenue dans un combustible ou une matière, exprimée sous la forme d’une fraction

Carbone fossile : le carbone inorganique et le carbone organique non issu de la biomasse ;

2.1.3 Article L211-2 du code de l’énergie

Créé par Ordonnance n°2011-504 du 9 mai 2011 - art. (V), cet article reprend mais modifie légèrement la définition de la directive 2009/28/CE :

La biomasse est la fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture, y compris les substances végétales et animales issues de la terre et de la mer, de la sylviculture et des industries connexes, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et ménagers.

2.2 Définition du caractère biodégradable

2.2.1 Définition réglementaire

On se réfère à la définition de la Directive 1999/31/CE (mise en décharge des déchets) : article 2, définitions :

m) déchet biodégradable : tout déchet pouvant subir une décomposition anaérobie ou aérobie, comme les déchets alimentaires et les déchets de jardin, ainsi que le papier et le carton.

2.2.2 Définition normative

La norme 15440 explicitée plus loin propose une définition plus précise : matériau pouvant subir une décomposition biologique aérobie ou anaérobie dans des conditions apparaissant naturellement dans la biosphère. Il existe également une définition issue de la norme européenne EN NF 13432 portant sur les exigences relatives aux emballages valorisables par compostage et biodégradation : Un matériau est dit biodégradable s’il peut être décomposé sous l’action de micro-organismes (bactéries, champignons, algues…). Le résultat est la formation d’eau, de CO2 et/ou de méthane et éventuellement de sous-produits (résidus, nouvelle biomasse) non toxiques pour l’environnement.

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2.2.3 Définition scientifique

L’association RECORD a consacré une étude à part entière à la définition du caractère biodégradable2. L’étude de plus de 150 pages explicite parfaitement les problématiques relatives à la définition précise du caractère biodégradable d’un déchet, d’où sont extraits les éléments ci-dessous. En rapide synthèse, on retiendra que la biodégradabilité dépend à la fois de :

la composition chimique intrinsèque du déchet,

les caractéristiques physiques du déchet : porosité, granulométrie, teneur en eau et porosité à l’air…

les conditions physico-chimiques et écologiques déterminées par le scénario d’utilisation : au contact de l’eau, de l’air, du sol, d’un inoculum spécifique…

La matière organique des déchets peut être divisée en trois classes distinctes :

Polymères organiques naturels ou biopolymères (Amidon, Cellulose, Hemicellulose, Lignine, Chitine et Chitosane, Polypeptides et protéines, Lipides) : les biopolymères sont les polymères formés dans la nature au cours des cycles de croissance des organismes. Leur (bio)synthèse implique de nombreuses réactions métaboliques catalysées par les enzymes. Ces polymères d’origines animales ou végétales constituent la majorité de la biomasse présente dans les déchets solides ou semi-solides contenant de la matière organique. Mis à part le cas particulier de la lignine, biopolymère très complexe d’origine végétale, ces macromolécules peuvent être considérées comme étant facilement biodégradables si les conditions physico-chimiques et écologiques adéquates sont réunies.

Polymères organiques synthétiques (origine anthropique) : (Polyesters, Polycaprolactones, Polyuréthanes et polyuréases, Polyanhydrides, Poly(amide-enamione)s, Polyvinyl alcool et polyvinyl acétate, Polyacrylates) : Les polymères organiques synthétiques sont improprement désignés sous le terme de « matières plastiques » (Vert, 1999). Ils constituent une fraction non négligeable des déchets d’origines ménagères ou industrielles. Ils proviennent principalement des déchets d’emballage. Ils ne sont pas inclus dans la fraction dite « fermentescible » étant donné leur très faible biodégradabilité. La biodégradabilité de ces matériaux dépend étroitement de leurs propriétés chimiques (structure et nature des monomères, etc.) et de leurs propriétés physiques (poids moléculaires, morphologie, etc.). En effet, la biodégradabilité des polymères synthétiques dépend de la présence de liaisons covalentes hydrolysable permettant la formation de molécules plus petites (oligomères et monomères) plus facilement assimilables par les micro-organismes. Certains polymères synthétiques bioassimilables ont été développés ou sont en cours d’étude pour faciliter la gestion des déchets (Vert, 1999).

Autres composés organiques (Hydrocarbures (HC), Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP), et Hydrocarbures nitroaromatiques Polycycliques, Polychlorbyphényls (PCB), Polychlorodibenzo-Dioxines et Furanes (PCDD/F), Pesticides, etc…) : Ces produits organiques et/ou leur dispersion dans l’environnement sont généralement d’origine anthropique d’où leur dénomination de molécules xénobiotiques. Dans le cas de déchets industriels tels que les boues de station d’épuration industrielles (STEPI) ou bien les sols fortement pollués, ces polluants représentent une part importante voire la majorité de la fraction organique du déchet. Dans le cas des ordures ménagères, il s’agit plus généralement de produits minoritaires appelés micropolluants organiques. Soit il s’agit de substrats organiques assimilables par les microorganismes biodégradateurs, soit il s’agit de produits organiques inhibiteurs de biodégradation d’autres composés organiques. Il convient alors de distinguer les substances et les seuils de concentration interdisant totalement les réactions de biodégradation de celles qui ne font que les ralentir. Rappelons que la toxicité d’un produit chimique dépend principalement de sa concentration, de sa disponibilité dans le milieu et du micro-organisme cible.

2 Aide à la définition des déchets dits biodégradables, fermentescibles, méthanisables, compostables, RECORD, février 2002,

LAEPSI INSA LYON (R. Gourdon)

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Les substituants permettant des liaisons avec d’autres composés du milieu (type liaison hydrogène) favorisent la biodégradabilité des molécules organiques en augmentant le contact entre le substrat, le milieu (souvent aqueux) et les micro-organismes présents. Au contraire, les substituants trop volumineux ou limitant la solubilité dans l’eau de la molécule (substituants halogénés par exemple) diminue sa biodégradabilité.

Les principales caractéristiques physico-chimiques influençant la biodisponibilité sont les suivantes :

Solubilité dans l’eau,

Aptitude à former ou non des émulsions,

Aptitude à s’adsorber sur les surfaces (adsorption physique, liaisons non covalentes),

Aptitude à former des liaisons ioniques ou covalentes avec les supports (adsorption chimique). En conséquence, il existe de très nombreuses méthodes d’évaluation du caractère biodégradable d’un déchet et la caractérisation de la fraction biodégradable à laquelle renvoie la définition réglementaire de la biomasse est problématique.

2.3 Définitions issues des normes

Sont rappelées ci-dessous les définitions utilisées par différentes normes. Ces informations sont à utiliser avec précaution :

Elles n’ont pas de caractère réglementaire,

Les normes concernées sont en cours de révision (réactivation récente du groupe X34C par l’AFNOR) notamment parce qu’elles recèlent des références obsolètes ou des imprécisions,

Le protocole de mesure s’appuyant sur ces normes, il apparaît utile de rappeler leur cadre.

2.3.1 Définitions issues de la norme NF EN 15357 : 2011

Combustibles solides de récupération : terminologie, définitions et descriptions (§ 3.5 à 3.7)

Définition du terme « biogénique » : Produit par des organismes vivants dans des processus naturels mais non fossilisés ou dérivés de ressources fossiles Note : le terme biogénique est utilisé pour qualifier un matériau neutre en CO2 lorsqu’il est dégradé dans des conditions aérobies, par exemple, combustion, incinération.

Définition de la biomasse : D’après la Directive 2001/77/CE du Parlement européen et du Conseil3 : Biomasse signifie la fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l’agriculture (comprenant les substances animales et végétales), de la sylviculture et des produits connexes, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et municipaux D’après la Décision n° 2007/589/CE de la Commission : Biomasse signifie les matières organiques non fossilisées et biodégradables provenant de plantes, d’animaux et de micro-organismes, comprenant les produits, sous-produits, résidus et déchets issus de l’agriculture, de la sylviculture et des secteurs connexes.

3 Directive 2001/77/CE relative à la promotion de l'électricité produite à partir de sources d'énergie renouvelables sur le marché

intérieur de l'électricité

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2.3.2 Définitions issues du document FD CEN/TR 14980 : 2006

Combustibles solides de récupération : rapport portant sur la différence relative entre les fractions biodégradable et biogène des combustibles solides de récupération

Biodégradable Définition recommandée de biodégradable (Matériau) pouvant subir une décomposition biologique anaérobie ou aérobie dans des conditions se présentant naturellement dans la biosphère. NOTE Cette définition est conforme à la Directive concernant la mise en décharge, en mentionnant en plus une description de l’environnement de décomposition et en indiquant clairement qu’il faut que cela soit une activité biologique. Autres définitions du terme biodégradable Définition du terme biodégradable dans la directive 1999/31/CE concernant la mise en décharge des déchets :

(Matériau) pouvant subir une décomposition anaérobie ou aérobie. NOTE En prenant la définition de la Directive concernant la mise en décharge, la combustion de charbon dans une centrale thermique répond également à cette définition. Arrêté du 15 février 2016 relatif aux installations de stockage de déchets non dangereux :

tout déchet pouvant faire l’objet d’une décomposition aérobie ou anaérobie, tels que les déchets alimentaires, les déchets de jardin, le papier et le carton

Biogène

(Matériau) produit par des organismes vivants au cours de processus naturels, mais ni fossilisé ni dérivé de ressources fossiles. NOTE Le terme biogène est utilisé pour désigner un matériau ayant un bilan CO2 neutre lors de sa dégradation dans des conditions aérobies. Exemples : plantes, déchets de bois, résidus de sylviculture.

Biomasse

Définition recommandée de biomasse

Matériau d’origine biologique, à l’exclusion des matériaux intégrés dans des formations géologiques et fossilisés.

NOTE Cette définition est très proche de celle de biocombustibles solides du CEN/TC 335 [5], à la seule différence de l’exclusion du charbon trouvé à la surface de la Terre. Autres définitions apportant une clarification au sujet des fossiles et de la formation géologique : Fossile Restes ou traces de vie végétale ou animale, intégrés dans une formation géologique, provenant d’une période géologique antérieure et transformés en matériau stable adapté aux conditions régnant à son emplacement actuel. Formation géologique

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Matériau formé par dépôts naturels consécutifs de différents matériaux au cours d’une période géologique donnée. L’actuelle période géologique, l’ère quaternaire, a débuté il y a environ 1,64 millions d’années. Elle se divise en pléistocène et holocène. Le pléistocène a pris fin il y a environ 10 000 ans et l’holocène, appelé également période post-glaciaire, se poursuit. Autres définitions relatives à la biomasse On trouvera des définitions relatives à la biomasse dans la norme du CEN concernant les biocombustibles solides et dans plusieurs directives UE :

définition de la biomasse dans la norme du CEN/TC 335 Biocombustibles solides — Terminologie, définitions et descriptions [5] : matériaux d’origine biologique, à l’exclusion des matériaux intégrés dans des formations géologiques et fossilisés ;

définition de la biomasse dans la directive 2001/77/CE relative à la promotion de l’électricité produite à partir de sources d’énergie renouvelables sur le marché intérieur de l’électricité [4] : la fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l’agriculture (comprenant les substances végétales et animales), de la sylviculture et des industries connexes, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et municipaux ;

définition de la biomasse dans la directive 2010/75/UE du Parlement Européen et du Conseil du 24 novembre 2010 relative aux émissions industrielles (prévention et réduction intégrées de la pollution) :

a) les produits composés d’une matière végétale agricole ou forestière susceptible d’être employée comme combustible en vue d’utiliser son contenu énergétique ;

b) les déchets ci-après :

i. déchets végétaux agricoles et forestiers ;

ii. déchets végétaux provenant du secteur industriel de la transformation alimentaire, si la chaleur produite est valorisée ;

iii. déchets végétaux fibreux issus de la production de pâte vierge et de la production de papier à partir de pâte, s’ils sont coïncinérés sur le lieu de production et si la chaleur produite est valorisée ;

iv. déchets de liège ;

v. déchets de bois, à l’exception des déchets de bois qui sont susceptibles de contenir des composés organiques halogénés ou des métaux lourds à la suite d’un traitement avec des conservateurs du bois ou du placement d’un revêtement, y compris notamment les déchets de bois de ce type provenant de déchets de construction ou de démolition.

définition de la biomasse dans la Décision de la Commission du 29/01/2004 «établissant des lignes directrices pour la surveillance et la déclaration des émissions de gaz à effet de serre conformément à la Directive 2003/87/CE du Parlement Européen et du Conseil» [7] : la «Biomasse» est une matière organique non fossile et biodégradable provenant de plantes, d’animaux et de micro-organismes. La biomasse comprend également les produits, les sous-produits, les résidus et les déchets de l’agriculture, de l’industrie forestière et des industries associées, ainsi que les fractions organiques non fossiles et biodégradables des déchets industriels et municipaux. Elle inclut en outre les gaz et les liquides récupérés à partir de la décomposition de matières organiques non fossiles et biodégradables. Lorsqu’elle est brûlée à des fins énergétiques, la biomasse est appelée «biocombustible».

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2.4 Définitions de Combustible Solide de Récupération (CSR)

Il n’existe pas de dénomination précise ou de classification/nomenclature des différents CSR au niveau européen.

2.4.1 Selon le CEN/TC 343

Les combustibles solides de récupération sont définis comme des « déchets solides, non constitués de biomasse uniquement, issus de déchets non dangereux et destinés à être utilisés en incinération ou co-incinération ». Ils sont rattachés aux exigences de classification et de spécification énoncées dans la spécification technique CEN/TS 15357.

2.4.2 Selon le Décret no 2016-630 du 19 mai 2016

« Art. R. 541-8-1. – Un combustible solide de récupération est un déchet non dangereux solide, composé de déchets qui ont été triés de manière à en extraire la fraction valorisable sous forme de matière dans les conditions technico-économiques du moment, préparé pour être utilisé comme combustible dans une installation relevant de la rubrique 2971 de la nomenclature des installations classées pour la protection de l’environnement. Reste un combustible solide de récupération, celui auquel sont associés des combustibles autorisés au B de la rubrique 2910. » Il est à noter que cette définition se démarque nettement de la définition normalisée. Elle est introduite à l’article R. 541-8-1 du code de l’environnement. Elle a été utilisée dans le premier appel à projet « Energie CSR » lancé par l’ADEME en février 2016.

2.4.3 Définition de Combustible Issu de Déchet (CID)

Les CID couvrent un champ beaucoup plus large que les CSR, dans le sens où ils peuvent désigner des combustibles liquides ou gazeux issus de déchets dangereux et non dangereux. Le périmètre de l’étude a été restreint aux combustibles solides, champ intéressant prioritairement les acteurs en présence. Toutefois l’étude souligne lorsque c’est le cas, si le protocole décrit est compatible avec un combustible liquide ou gazeux. L’acronyme CID présente l’avantage d’inclure explicitement toute qualité de CSR, notamment les « SRF » et « RDF » qui sont distingués dans certains pays européens :

SRF (Solid Recovered Fuel) : Combustible de haute qualité ayant subi de nombreuses opérations de préparation pour satisfaire un cahier des charges d’utilisateur

RDF (Refuse Derived Fuel) : Combustible de basse qualité (assimilable à une fraction des ordures ménagères à haut PCI)

2.5 Classification des CSR

2.5.1 Norme

La norme NF EN 15359 : 2011 – CSR : Spécifications et classes distingues 5 catégories de CSR selon 3 paramètres :

Economique : le PCI,

Technique : la teneur en chlore,

Environnemental : la teneur en mercure

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Tableau 1 : Tableau de classification des CSR selon EN 15359

2.5.2 Allemagne

L’Allemagne a développé un système de contrôle/qualité basé sur les standards du CEN/TC 343.

Illustration 1: Schéma de classification des CSR en Allemagne

Les CSR certifiés sont distingués selon leurs usages :

BPG 1 pour les centrales thermiques.

BPG 2 pour les fours de cimenterie.

BPG 3 pour les fours à chaux.

SBS 1 pour les centrales thermiques alimentées en lignite.

SBS 2 pour les fours de cimenterie déjà capables de consommer de l’anthracite.

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Illustration 2: Catégorie de CSR selon leurs usages en Allemagne

Chaque catégorie doit répondre aux exigences spécifiées pour 22 paramètres présentés dans le tableau ci-dessous :

Tableau 2 : Caractéristiques des 5 classes de CSR en Allemagne

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2.5.3 Italie

L’Italie, encourageant le développement des CSR, avait élaboré ses propres normes UNI 9903 ainsi que des méthodes réglementées de préparation et de combustion dédiées des CID. Elles ne sont plus en vigueur et sont remplacées par la norme EN 15359. Le terme « Combustibili Solidi Secondari (CSS) » est désormais utilisé afin de désigner les CSR. Normes européennes relatives aux CSR applicables aujourd’hui :

EURITS4 : pour les combustibles issus de déchets ménagers et assimilés, les normes sont celles fixées par l’EURITS pour les combustibles secondaires utilisés en cimenteries ;

CEN5 : CEN/TC 343 Solid Recovered Fuels

Anciennes normes spécifiques UNI 9903 : La législation nationale distinguait trois types de CSR, réunis sur la dénomination Combustibili Derivato di Rifiuti (CDR) :

Les CSR « Normal grade », considérés comme des déchets ;

Les « HQ-SRF » (CDR di qualità), considéré comme produit/combustible ;

Les autres types de CDR, considérés comme des déchets.

Les spécifications fixées pour les deux premiers types de CSR sont présentées dans le tableau ci-

dessous.

Caractéristiques CSR « Normal grade » CSR « HQ-SRF »

PCI (KJ/kg) > 15 000 > 20 000

humidité < 25 < 18

Teneur sur matière sèche

Cl % < 0,9 < 0,7

S % < 0,6 < 0,3

cendres % < 20 < 15

Cr (mg/kg) < 100 < 70

Cu (mg/kg ) < 300 < 50

Mn (mg/kg ) < 400 < 200

Ni (mg/kg ) < 40 < 30

As (mg/kg ) < 9 < 5

Cd (mg/kg ) < 7

< 3

Hg (mg/kg ) < 1

Pb (mg/kg ) < 200 < 100

Tableau 3 : Spécifications CSR de la norme italienne

Concernant les CSR de type « HQ-SRF », le décret n°152/06 les avait sortis du statut de déchet sous

certaines conditions lorsqu’ils étaient valorisés dans des installations de plus de 50 MW. La Cour de

Justice de l’Union Européenne a cependant demandé l’arrêt de ces pratiques en décembre 2008 (arrêté

du 22 décembre 2008).

2.5.4 Finlande

En Finlande, la norme SFS 5875 est applicable :

Adoptée en 2000, la norme nationale SFS 5875 ‘Solid Recovered Fuel - Quality. Control System’ élaborée par l’Association Finlandaise de Normalisation (SFS) définit la procédure de production ainsi que les exigences relatives au contrôle de la qualité des CSR produits dans le but de production d’énergie à partir de déchets triés à la source.

4 Association européenne d’entreprises de traitement thermique des déchets 5 Comité Européen de Normalisation

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Trois catégories de qualité de CSR ont été établies, prenant en compte 7 paramètres : la concentration en chlore, soufre, azote, potassium, sodium, mercure, cadmium auxquels s’ajoute l’aluminium pour les déchets métalliques.

Tableau 4 : Spécifications CSR de la norme finlandaise

La norme SFS 5875 couvre l’intégralité de la chaîne d’approvisionnement, de la collecte des déchets à la livraison des CSR.

Les installations procédant à la co-incinération de déchets non dangereux doivent disposer d’une autorisation de l’autorité régionale du Centre Environnemental de Quartier (EA 2001). .

2.5.5 France : proposition FEDEREC

Dans le cadre de l’étude « CSR, caractérisation et évaluation de leurs performances en combustion » (décembre 2015), FEDEREC a pris l’initiative de proposer une classification française, répondant à la fois au contexte réglementaire et aux exigences des utilisateurs, définissant ainsi 4 catégories pour 7 paramètres :

Tableau 5 : Niveau de qualité pour les 7 paramètres proposés par FEDEREC

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Illustration 3: Illustration de la classification FEDEREC

2.6 Synthèse

On note des écarts ou des imprécisions entre les définitions réglementaires et les paramètres des protocoles objet de normes, elles-mêmes en cours de révision. On peut toutefois retenir que :

L’énergie issue de la combustion ou gazéification de la biomasse contenue dans les CSR est une énergie renouvelable,

La définition réglementaire de la biomasse s’appuie sur la propriété de biodégradabilité, très floue, qui inclut des substances qui ne sont pas d’origine biologique récente,

Le terme de CID retenu pour le champ de l’étude permet d’étendre l’analyse aux SRF et RDF qui pourraient être exclus d’une appellation CSR stricte. La recherche de méthodes sera focalisée sur les combustibles solides mais les analyses compatibles avec des combustibles gazeux ou liquides seront signalées,

Les tentatives de définition et de classification des CSR n’ont jusqu’alors pas intégré la part biomasse comme un paramètre de qualité différenciant.

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3. Description des méthodes et protocoles au niveau européen

3.1 Méthode d’approche

L’approche a été réalisée en deux étapes :

Une première étape permet d’identifier dans quelle mesure les pays européens ont mis en place des méthodes d’estimation de la fraction biogénique des combustibles issus de déchets et, dans le cas où de telles méthodes ont été mises en place, d’identifier si les pays en question ont défini des méthodes pour estimer la part d’énergie renouvelable correspondante. Pour ce faire, un benchmark sur un périmètre géographique assez large, essentiellement bibliographique, est réalisé, avec l’idée de comprendre pour chaque méthode identifiée, comment et à quelle fin la prise de mesures s’effectue. On dispose ainsi, à l’issue de cette première étape, d’une vue globale des méthodes mise en place et d’une vision synthétique de leur périmètre, de leurs fondements méthodologiques, et de leurs objectifs.

Dans un second temps, cinq pays sont sélectionnés pour lesquels des enquêtes plus approfondies sont réalisées. Ces enquêtes ont pour objectif d’analyser chaque méthode d’évaluation de la fraction renouvelable ou de la part d’énergie produite du pays, en allant aussi loin que possible dans la compréhension de son fonctionnement et de la réalité de sa mise en place sur le terrain.

À l’issue de ces enquêtes approfondies, il est réalisé une analyse critique des approches identifiées sous la forme d’une analyse « SWOT » : Avantages/Inconvénients/Risques/Opportunités.

3.2 Liste des méthodes identifiées

Différentes méthodes sont utilisées au niveau européen pour la détermination de la fraction renouvelable (biogénique) des CSR. Elles n’ont pas toutes le même niveau de développement : certaines sont normalisées, d’autres sont encore au stade de développement. Certaines sont basées sur des mesures physico-chimiques, d’autres sont basées sur du tri manuel ou sur un calcul à partir de caractérisations réalisées de façon discontinue, ou (méthode forfaitaire) reposent sur une simple valeur prise par convention. Les méthodes existantes, d’utilisation « courante » à celles en développement, sont résumées dans le Tableau 6.

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Méthode Type de méthode Déchets ciblés Maturité

Méthode de tri manuel Caractérisation des entrants

Déchets municipaux solides,

CSR

Normalisée (Europe)

Dissolution sélective Caractérisation des entrants

Déchets mélangés, CSR

Normalisée (Europe)

Mesure du 14C Caractérisation des entrants

Déchets municipaux solides,

CSR

Normalisée (Europe + USA)

Mesure du 14C post-combustion

Mesure dans les émissions

Déchets municipaux solides

Répandue ; normalisée (Europe + USA ?)

Méthode forfaitaire Caractérisation des entrants / mesure des

émissions


Répandue

Modèle du bilan de masse et d'énergie

Modélisation Déchets municipaux solides / déchets mélangés

Développement avancé

Test calorimétrique (C-Tech)

Caractérisation des entrants

Déchets mélangés Développement en cours

Méthodologie d'analyse d'image


Déchets commerciaux et

industriels

Développement en cours

Analyse thermogravimétrique

Caractérisation des entrants et mesure

des émissions

Non identifié Développement en cours

Wood Waste calculation Caractérisation des entrants et calcul

Déchets de bois Utilisation limitée

Caractérisation par reconnaissance optique (proche IR)



Méthode possible mais application émergente

(tri optique)

Tableau 6 : Liste des méthodes de détermination de la fraction renouvelable des CSR

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3.3 Description générale des méthodes utilisées

3.3.1 Méthode de tri manuel

Type de méthode : caractérisation des intrants : flux de CSR solides Déchets ciblés : déchets municipaux solides, tous déchets solides macroscopiques (de granulométrie ≥ 10 mm) Description succincte : quantification par tri manuel des différents composants d’un flux de déchets et affectation d’un taux de carbone par fraction. Elle donne accès au contenu en masse de la fraction biogénique. Méthode normalisée (NF EN 15440 : 2011)

3.3.2 Dissolution sélective

Type de méthode : caractérisation des intrants : flux de CSR solides Déchets ciblés : flux de déchets mélangés, CSR Description succincte : L’échantillon est plongé dans une solution d’acide sulfurique et de peroxyde d’hydrogène où seule la biomasse est supposée être dissoute (la teneur en cendres doit également être déterminée). Par différence entre le CSR brut et la faction non dissoute, le contenu en masse de fraction biogénique est déterminé. Si le pouvoir calorifique est déterminé sur les deux fractions : CSR brut et résidu de la dissolution (non-biomasse), alors le contenu énergétique biogénique du CSR peut être déterminé. Méthode normalisée (NF EN 15440 : 2011)

3.3.3 Mesure du 14C

Type de méthode : caractérisation des intrants Déchets ciblés : Déchets municipaux solides, CSR Description succincte : La méthode 14C se base sur la mesure du contenu de 14C des déchets en supposant qu'il est proportionnel à la quantité de la biomasse : la teneur en 14C des matériaux fossiles est indétectable. La méthode 14C a été étudiée et décrite à partir des années 1950 pour divers champs de recherche notamment la datation. Méthode normalisée (NF EN 15440 : 2011, ASTM D6866 : 2012)

3.3.4 Mesure du 14C post-combustion

Type de méthode : Mesure dans les émissions Déchets ciblés : tous types de combustibles (solides, liquides, gazeux) Description succincte : La méthode permet d'étudier la répartition du CO2 biogénique et fossile dans le gaz de combustion d'une unité de traitement thermique des déchets. Elle consiste à l'échantillonnage des gaz émis et à l’analyse en laboratoire du 14C.

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L’échantillonnage est réalisé par barbotage dans des solutions absorbantes de NaOH, KOH ou éthanol amine selon l’analyse ultérieure. L’analyse en laboratoire s’effectue par spectrométrie de masse par accélérateur ou par scintillation liquide. Cette méthode est normalisée (Normes CEN / ISO 13833 : 2013, ASTM D6866 : 2012)

3.3.5 Méthode forfaitaire

Type de méthode : calcul de l’énergie issue de la biomasse sur un flux global de déchets à l’échelle d’un pays

Déchets ciblés : flux nationaux de déchets ménagers et non-ménagers

Description succincte : Les déchets sont répartis selon différentes catégories, chacune étant affectée d’un coefficient biomasse (100 ou 50 %) ou non-biomasse (0%). A partir des quantités respectives (au niveau national) de chacune des catégories, un pouvoir calorifique (renouvelable ou non) est attribué à chacune de ces catégories de manière uniforme à l’échelle d’un pays. Cela évite à chaque installation de devoir faire la démonstration de son contenu biogénique.

3.3.6 Modèle du bilan de masse et d'énergie

Type de méthode : modélisation

Déchets ciblés : Déchets municipaux solides et déchets mélangés

Description succincte : Ce modèle a d’abord été développé par Fellner (cf bibliographie). Il est basé sur les équilibres masse–énergie entrée et sortie d’une installation de combustion.

Un modèle appelé OBAMA (Optimised BAlance Methodology Application) a été développé par l’agence italienne des Energies renouvelable RSE dans le but de réaliser un instrument flexible et rapide pour étudier la quantité d'énergie renouvelable à partir de déchets de différents types d'installations et des déchets. Il est basé sur les mesures effectuées régulièrement dans les unités de combustion.

Un logiciel BIOMA a été développé par Vienna University of Technology et Ramboll, il permet de déterminer avec précision la teneur en carbone biogénique dans les déchets et dans les émissions ainsi que de déterminer l'énergie d'origine biogénique.

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3.4 Description générale des méthodes en développement

3.4.1 Test calorimétrique (C-Tech)

Type de méthode : caractérisation des entrants

Déchets ciblés : Plastiques mélangés (à confirmer)

Description succincte : Méthode élaborée par C-Tech Innovation Ltd (UK). Cette méthode a été identifiée lors de la recherche d’informations mais aucun détail n’a pu être recueilli.

3.4.2 Méthodologie d'analyse d'image

Type de méthode : caractérisation des intrants

Déchets ciblés : Déchets commerciaux et industriels

Description succincte : Méthode développée par le « Centre for Energy and Resource Technology » à l’université de Cranfield. L’imagerie 2D est utilisée en lien avec une base de données sur les flux de déchets. Cette méthode pourrait être utilisée dans les études de composition des déchets à grande échelle.

3.4.3 Analyse thermogravimétrique

Type de méthode : Caractérisation des entrants et mesure des émissions

Déchets ciblés : non précisé

Description succincte : étude de la perte de poids de l'échantillon lors de sa pyrolyse.

3.4.4 Reconnaissance optique (tri optique)

Type de méthode : Caractérisation des entrants

Déchets ciblés : déchets solides en mélange (organique, papier-cartons-bois, plastiques…)

Description succincte : Reconnaissance des différentes fractions par tri optique dans le proche infra-rouge. La technique existe et est très efficace pour les différents types de plastiques (sauf les plastiques noirs) et le papier-carton (cellulose). Des développements existent pour les autres biomasses (matières organiques fraîches).

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3.5 Expression de la fraction biogénique

Le contenu peut s’exprimer en proportion :

en masse dans le combustible

en contenu énergétique dans le combustible (introduit une variable supplémentaire liée au PCI de chaque fraction)

de la production énergétique de l’unité de combustion

NF EN 15440/2011

Selon l’objectif de la détermination de la biomasse, différents modes de calcul (correspondant aux différentes méthodes) sont à utiliser. Les informations suivantes sont extraites de la norme NF EN 15440/2011, seule méthode normalisée au niveau européen.

Si l’objectif est de répondre à la Directive 2009/28/CE, la teneur en biomasse en poids ou en pouvoir calorifique doit être déterminée.

Si l’objectif porte sur des questions se rapportant à la diminution de gaz à effet de serre, alors la teneur en biomasse doit être déterminée par rapport à la teneur en carbone et/ou au pouvoir calorifique.

Si les mesures font partie d’un contrôle de routine, les méthodes tri manuel ou dissolution sélective sont appropriées, à condition qu’il n’y ait pas de restrictions sur la granulométrie (tri manuel) ou sur les matières (dissolution). Ces méthodes peuvent être mises en œuvre dans un laboratoire externe ou interne (qui pourrait être sur le site de production du CSR) par des techniciens compétents, avec un équipement de laboratoire relativement limité.

Les dimensions suivantes sont utilisées pour exprimer la teneur en biomasse :

teneur en biomasse en % en poids : XB,

teneur en biomasse en % en pouvoir calorifique : XBCAL,

teneur en biomasse en % par rapport à la teneur en carbone : XBTC.

Un résumé de la sélection de la méthode est donné ci-dessous :

[RES-E] [Négoce des droits d’émission de CO2 ]

XB SDM / MS

XBCAL SDM / MS 14C/SDM

XBTC 14C/SDM

MS : manual sorting (tri manuel),

SDM : selective dissolution method (méthode de dissolution sélective)

Tableau 7 : Sélection de la méthode selon NF EN 15440

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L’arbre de décision permettant de trouver la bonne méthode de détermination est représenté dans la figure ci-dessous.

Illustration 4: Règles de sélection de la NF EN 15440

D95 : 95 % des particules constituant l’échantillon ont des dimensions inférieures à D

Matières répertoriées au paragraphe 6.2 de la norme EN 15440, pouvant donner des résultats erronés pour la méthode par dissolution : les combustibles solides fossiles tels que le charbon, le coke, le charbon brun, la lignite et la tourbe, le charbon de bois, les plastiques biodégradables d’origine fossile, les plastiques non-biodégradables d’origine biogénique, l’huile ou la graisse présente en tant que constituant de la biomasse, les résidus de caoutchouc naturel et/ou synthétique, la laine, la viscose, le nylon, le polyuréthane ou d’autres polymères contenant des groupements aminés moléculaires, le caoutchouc de silicone.

Rapport d’essai

Le rapport d’essai doit contenir au moins les informations suivantes :

l’identification du laboratoire exécutant l'essai ;

la date de l'essai ;

l’identification du produit (échantillon) soumis à l’essai ;

la préparation de l'échantillon (par exemple méthode de réduction de taille, séchage, subdivision) ;

les conditions de stockage de l’échantillon ;

la date de réception de l'échantillon de laboratoire et la date de la mesure (début et fin) ;

une référence à la présente Norme européenne (EN 15440) ;

dans le cas de la méthode au 14C, les résultats de l'essai, y compris la base sur laquelle ils sont exprimés et l'application de la correction isotopique ;

la teneur en biomasse exprimée en pourcentage en masse, en pouvoir calorifique et/ou en teneur en carbone ;

toute opération non décrite dans la présente Norme européenne ou considérée comme étant facultative ;

tout élément inhabituel noté au cours du mode opératoire de l'essai.

http://viewer.afnor.org/Html/Display/ia4kVfquYo01/chapter/9/

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3.6 Diffusion des méthodes au niveau européen

Le tableau 8 ci-dessous synthétise les méthodes repérées dans différents pays européens sur la base d’une analyse bibliographique et d’entretiens téléphoniques.

Tableau 8 : Synthèse de la diffusion des méthodes dans différents pays de l’UE

Légende :

U = Méthode utilisée couramment,

(U) = Méthode citée mais peu utilisée a priori,

D = Méthode en développement

* = contact(s) établi(s) dans le pays

Sur la base de ce repérage, 5 pays ont été sélectionnés pour obtenir des informations plus détaillées sur chacune des méthodes ou de contextes pouvant impacter la France (pays limitrophes ou importateurs de CSR).

Les pays retenus pour l’analyse sont :

IT (pays clé très en avance dans le domaine),

AT (comparaison méthodes bilan masse et énergie)

NL (méthode forfaitaire peu coûteuse avec mise à jour annuelle)

SE (pays importateur de CSR français)

UK (grands nombres de méthodes) : en clarifiant le type d’installation car il existe de grosses installations de combustion de biomasse très spécifiques, focus sur la méthode spécifique aux déchets de bois

Chacun de ces pays a fait l’objet d’investigations spécifiques, sous la forme d’interviews et de recherches bibliographiques ciblées. Ces entretiens ayant été réalisé sous couvert de confidentialité, les résultats sont fournis dans une annexe qui devra rester confidentielle.

Les résultats sont intégrés dans l’analyse des Forces/Faiblesses/Opportunités/Risques de chaque méthode et abordée ci-après.

DE AT BE DK IT NO NL UK SE

Méthodes

Tri manuel (U) (U) (U) Dissolution sélective U U U Mesure du 14 C pré - combustion (U) U U (U) U

Mesure du 14 C post - combustion U U U (U) U

Bilan de masse et d'énergie U U U U D U (U) U

Test calorimétrique (C - Tech) U

Méthodologie d'analyse d'image D Analyse thermogravimétrique Wood Waste U Méthode forfaitaire U U U U U U

Disponibilité de l’information * * * * * * *

Quantité DMA incinérés (Millions tonnes) 41,7 3,2 7,7 2,9 8,0 4,1 9,8 7,4 6,6

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3.7 Retour d’expérience des pneumatiques usagés non recyclables

Le pneumatique est un produit constitué en grande partie d’élastomère dont du caoutchouc naturel (polyisoprène) issu de la culture de l’Hévéa. Une partie de la teneur en carbone est ainsi d’origine biomasse et les émissions associées à la combustion de cette fraction biomasse peuvent être considérées comme neutres vis-à-vis de l’effet de serre (le CO2 d’origine biomasse ne contribue pas à l’effet de serre, conformément aux recommandations du GIEC et à l’annexe IV de la directive ETS 2003/87/CE). En France, en fonction du niveau d’émissions des sites industriels utilisateurs de PUNR en combustibles alternatifs et de l’importance relative que peuvent représenter les pneus par rapport aux autres sources d’émissions (flux majeur, mineur ou marginal), les industriels doivent évaluer leurs émissions de CO2 à partir des paramètres suivants : quantité de combustible, PCI et facteur d’émissions (teneur en carbone en tenant compte d’une éventuelle fraction biomasse). Les industriels doivent utiliser, selon la quantité de pneumatiques utilisée, soit des valeurs par défaut soit des valeurs spécifiques issues d’analyses. En 2008, Aliapur, écoorganismes en charge de la collecte et de la valorisation des pneus, a mené une première campagne nationale d’échantillonnage et d’analyse. Pour l’analyse du taux de carbone d’origine biomasse Aliapur a choisi la méthode ASTM D6866-08 – méthode B se concentrant sur le dosage du 14C - adaptée à toutes les phases (élastomère et textile). Aliapur a choisi le laboratoire Beta Analytic accrédité ISO 17025, pour effectuer la mesure. Sur la base de données fournies par Aliapur et en dérogation générale, le Ministère de l’Environnement a autorisé les exploitants à utiliser la valeur de 14,6% pour 2008 de caoutchouc naturel pour la fraction biomasse des PUNR. Depuis 2012, le règlement européen No 601/2012 du 21 Juin 2012 reconnait la part biomasse des PUNR sans toutefois préciser les valeurs à retenir. Une FAQ a été publiée et précise que les valeurs à retenir sont entre 20 et 30 %. Il est souvent retenu une valeur de 27 % sur la base des travaux du WBCSD. Des analyses ont été réalisées en 2013 sur des pneumatiques de génie civil et en 2015 sur des PVL et PL. La valeur de la biomasse moyenne retenue est de 18,9%

On retiendra que la justification du contenu biomasse bénéficie d’une antériorité sur des combustibles issus de déchets contenant à la fois de la biomasse et du carbone fossile (PUNR).

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4. Analyse détaillée des méthodes

4.1 Méthode de tri manuel

Type de méthode : caractérisation des intrants : flux de CSR solides

Déchets ciblés : déchets municipaux solides, tous déchets solides macroscopiques (de granulométrie ≥ 10 mm)

Sigle : MS (« Manual Sorting »)

Elle permet de déterminer la teneur en biomasse en pourcentage en poids XB.

METHODE NORMALISEE : NF EN 15440 (annexe B): commissions CEN TC 343 et AFNOR X34C « Combustibles solides de récupération ».

Résumé de la méthodologie :

Prélever et préparer un échantillon selon les normes adéquates (NF EN 15442 et NF EN 15443) : le poids dépend de la granulométrie et de la densité du CSR à étudier ;

tamiser à 10 mm (les fines ne sont pas triées manuellement)

sécher l’échantillon à 105 °C (remarque de la norme : certains types de CSR peuvent présenter un risque d’auto-combustion à 105 °C6). Laisser refroidir en dessiccateur si l’échantillon est assez petit, sinon peser immédiatement.

peser les fractions triées avec une précision à 4 chiffres ;

regrouper les poids des fractions selon le Tableau 9 en fraction de biomasse XB, en fraction de non biomasse XNB et en matière inerte (verre, pierres, métaux ferreux et non ferreux…). Les composants peuvent également être répartis en sous-fractions : voir le tableau B2 page 31 de la norme NF EN 15440 (il ne sera pas reproduit ici). Il est indiqué dans la norme que les sous-fractions sélectionnées doivent être regroupées en biomasse, non-biomasse, et matière inerte, mais que cette classification ne sera jamais exacte, en raison notamment des matières composites (exemple des emballages de boissons en plastiques/aluminium/papier qui dépendraient des 3 catégories).

Coûts cités : par échantillon, 1380 à 1680 € (Policy Support - RSE / IEA task 36, 2012)

6 Remarque issue de l’expérience passée de l’INERIS : pour la détermination des impuretés-inertes

dans les composts (NF U 44-164) le séchage à 105 °C n’est pas recommandé : certains plastiques commencent à se dégrader et forment des pelotes. Il convient de sécher l’échantillon à 75 °C ± 5 °C jusqu’à ce que le poids se stabilise

Juin 2016


Fraction La fraction est caractérisée comme étant

Pour la détermination de la teneur en biomasse, en non-biomasse ou en matière inerte, exprimée en pourcentage en poids, la fraction doit se voir affecter la catégorie

Déchets biologiques fraction de biomasse biomasse

Papier/carton fraction de biomasse biomasse

Bois fraction de biomasse biomasse

Tissus fraction de biomasse biomasse

Étoffes fraction mélangée contenant principalement de la biomasse

biomasse

Cuir/caoutchouc fraction mélangée contenant principalement de la biomasse

biomasse

Verre fraction de matière inerte contenant principalement des contaminations de biomasse

matière inerte

Pierres fraction de matière inerte contenant principalement des contaminations de biomasse

matière inerte

Particules fines

fraction ayant une taille supérieure nominale inférieure à 10 mm. Il s'agit d'une fraction de matière inerte contenant principalement des contaminations de biomasse

50% de biomasse

Plastique mou fraction de non-biomasse non-biomasse (fossile)

Plastique rigide fraction de non-biomasse non-biomasse (fossile)

Tapis/matelas fraction mélangée contenant principalement de la non-biomasse

non-biomasse (fossile)

Fer

fraction de matière inerte contenant principalement des contaminations par de la non- biomasse

matière inerte

Métaux non ferreux

fraction de matière inerte contenant principalement des contaminations par de la non-biomasse

matière inerte

Tableau 9 : classement par catégories de composants pour le tri manuel

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• Risques• Non conformes aux exigences directive production

d’électricité

• Résultat en % poids qui n’intéresse pas les installations de combustion

• Coût de l’analyse (de l’ordre de 1500 €/échantillon) qui pourrait pénaliser la filière

• Nécessité de travailler en lots ? à nuancer : selon l’arrêtédu 23 mai 2016, la fréquence n’est pas définie par lots, mais une fréquence fonction de la capacité de l’installation avec un pivot de 50 t/h

• Benchmark: peu généralisée en pratique, essentiellement utilisée en Angleterre (1 installation sur 2) mesure réalisée une fois par an

• …

• Inconvénients• Ne prend pas en compte la fraction inférieure à 10 mm

• Travail sur déchets frais (contrairement au MODECOM qui se fait sur déchets séchés)

• Imprécision sur les matériaux composites biomasse/non biomasse

• Taille des échantillons pour représentativité : grande variabilité analytique pouvant conduire à des échantillons de 500 kg : selon hétérogénéité des CSR, selon la norme échantillonnage 15442

• Niveau d’imprécision élevée

• Nécessité d’opérateurs formés à la reconnaissance• Risque sanitaire pour les opérateurs

• Chronophage (échantillonnage et tri)

• Ne s’applique pas aux combustibles liquides ou gazeux

• …

• Avantages• Ne nécessite pas de système de mesure

sophistiqué (gros appareil type chromatographe, spectromètre de masse isotopique…) ;

• Ne nécessite pas de produits chimiques toxiques/dangereux

• Seule méthode qui peut être mise en œuvre sur l’unité de préparation de CSR (un petit labo, un coin de halle propre suffiraient)

• Ne nécessite pas de technicien très qualifié (spectromètre…)

• Maturité• …

• Opportunités• Méthode normalisée• Reconnaissance au niveau européen• Pas d’investissement en matériel• Adaptée au petit site de production de CSR

pour autocontrôle de la qualité de production • Adaptée au CSR avec de nombreuses

composantes (issus d’OMR ou refus de tri) mais taille de l’échantillon pénalisante

• …

Méthode de tri manuel

NF EN 15440 Annexe B

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4.2 Méthode par dissolution sélective

Type de méthode : caractérisation des intrants : flux de CSR solides

Déchets ciblés : flux de déchets mélangés, CSR

Sigle : SDM (« Selective Dissolution Method »)

Cette méthode permet de déterminer la biomasse selon les trois valeurs : en poids (xB), en pouvoir calorifique (XB

CAL), par rapport à la teneur en carbone (xBTC).

METHODE NORMALISEE : NF EN 15440 (annexe A). Commissions CEN TC 343 et AFNOR X34C « Combustibles solides de récupération »

1) Pour la détermination de la teneur en biomasse en poids XB, l’échantillon doit être dissout dans un mélange d’acide sulfurique concentré et de peroxyde d’hydrogène (« eau oxygénée »). La biomasse est dissoute dans ce mélange, alors que la fraction non-biomasse reste dans le résidu. La teneur totale en carbone est déterminée sur les deux fractions (avant et après dissolution sélective) et éventuellement corrigée de la teneur en carbonates par la mesure du taux de cendres.

Principe du mode opératoire :

Illustration 5: Mode opératoire pour la méthode par dissolution

Les CSR à mesurer doivent avoir une granulométrie inférieure à 1 mm : il est conseillé de réduire la taille à l’aide d’une meule coupante (le broyage n’est pas cité, alors que la norme NF EN 15443 « CSR – Méthodes de préparation des échantillons de laboratoire » préconise par exemple les broyeurs à couteaux avec tamis, l’utilisation des meules pouvant conduire à l’échauffement de l’échantillon).

Le mode opératoire est décrit de façon précise dans l’annexe A de la norme (matériels, réactifs, prises d’essai) mais une étape est manquante (la calcination du résidu de la dissolution).

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La procédure paraît applicable telle que décrite, en ajoutant l’étape manquante. Elle donne accès aux grandeurs suivantes :

la teneur en cendres totales du CSR,

le poids total sec du CSR,

le poids sec de la fraction non biogénique (après dissolution),

le poids des cendres de la fraction non biogénique.

Avec ces paramètres on peut déterminer la teneur en masse à sec de la fraction biogénique XBsec ; la

teneur en non-biomasse à sec est ensuite calculée par différence.

Ces teneurs sont déterminées à sec et sans les cendres : pour déterminer le contenu énergétique XBCAL,

les PCI sur une base à sec et sans cendres doivent être utilisés.

2) La détermination de la biomasse en pouvoir calorifique XBCAL peut être réalisée de deux

manières :

à partir des pouvoir calorifiques déterminés pour la fraction totale et non-biomasse,

à partir du contenu énergétique de la fraction biomasse (remarque : cette procédure n’est pas décrite par la norme).

Il convient de définir avant l’essai si le contenu énergétique doit être exprimé en PCI ou en PCS.

La teneur en non biomasse à sec est déterminée par la dissolution sélective, les teneurs en cendres de l’échantillon total et de la fraction non-biomasse (à sec) sont déterminées par calcination à 550 °C (NF EN 15403). Les pouvoirs calorifiques spécifiques de l’échantillon total et de la fraction non biomasse (obtenue après dissolution) sont déterminés selon la norme NF EN 15400 (nécessite une bombe calorimétrique). Ces données permettent de calculer le pouvoir calorifique spécifique à sec sans cendres de la fraction biogénique.

A partir de ces pouvoirs calorifiques spécifiques (fractions biomasse et non biomasse), et des teneurs en poids de ces fractions dans l’échantillon total, on peut recalculer les teneurs calorifiques des fractions biomasse XB

CAL et non – biomasse du CSR considéré XNBCAL.

La procédure est bien décrite dans la norme (hormis les déterminations des teneurs en cendres et des pouvoirs calorifiques spécifiques, qui font l’objet de normes spécifiques) et le calcul est clair.

3) La méthode par dissolution peut également donner accès à la teneur en carbone total de la fraction biomasse XB

TC et de la fraction non-biomasse XNBTC.

La procédure est plus complexe : les prises d’essai sont au nombre de 4 et la détermination du carbone total nécessite un analyseur élémentaire de carbone total (combustion à haute température sous courant d’oxygène pour former du CO2, quantifié généralement par une cellule infra-rouge, NF EN 15407). En complément des grandeurs déterminées par la dissolution (fraction non-biomasse et teneurs en cendres de l’échantillon initial), il convient de déterminer le contenu en carbone de l’échantillon initial, de la fraction non-biomasse (résidu après dissolution), et des cendres de l’échantillon initial. Alors on peut calculer (en utilisant les données sur les cendres si leur teneur dans l’échantillon initial est supérieur à 10 % en poids), la teneur en biomasse en pourcentage de la teneur en carbone du CSR.

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Matériaux pouvant donner des résultats erronés :

combustibles solides fossiles tels que le charbon, le coke, le charbon brun, la lignite et la tourbe ;

le charbon de bois ;

les plastiques biodégradables d'origine fossile ;

les plastiques non-biodégradables d'origine biogénique ;

l'huile ou la graisse présente en tant que constituant de la biomasse ;

les résidus de caoutchouc naturel et/ou synthétique ;

la laine ;

la viscose ;

le nylon, le polyuréthane ou d'autres polymères contenant des groupements aminés moléculaires ;

le caoutchouc de silicone. S’il est prévisible que les composantes de cette liste soient présentes dans une quantité inférieure à 10% en poids (pour les résidus de caoutchouc naturel et/ou synthétique) ou à 5% en poids (pour les autres composantes), une évaluation n’est pas nécessaire. S’il est prévisible que les composantes de cette liste soient présentes dans l’échantillon en une quantité plus importante, une évaluation de l'influence estimée de la présence de ces composantes et les résultats de cette évaluation doivent faire l'objet d'un accord mutuel entre les parties impliquées. En cas de litiges, la méthode au C14. doit être utilisée pour confirmer les résultats de cette évaluation. Dans les déchets municipaux habituels et déchets similaires, la teneur en nylon, polyuréthane, plastiques biodégradables d’origine fossile, laine, viscose, plastiques non biodégradables d’origine biogénique et huile/graisse est relativement faible et l’erreur est négligeable.

Eléments de coûts : 630-730€ /échantillon (Policy Support - RSE / IEA task 36, 2012)

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• Risques

• Coût de l’analyse (de l’ordre de 750 €/échantillon) qui pourrait pénaliser la filière

• Nécessité de travailler en lots (à nuancer cf ci-avant)

• …• …

• Inconvénients• La prise d’échantillon est limitée (de l’ordre de 5g !) ce qui

complique la représentativité

• Nécessite un laboratoire équipé et le personnel qualifié : une hotte, un four >500°C, une bombe calorimétrique voire un analyseur élémentaire de carbone

• Manipulation de produits chimique dangereux

• Nécessite de déterminer la teneur en cendres

• Nécessite la préparation des échantillons (sous-échantillonnage, broyage, séchage) pour avoir une granulométrie inférieure à 1 mm

• Imprécision : certains matériaux ne répondent pas à cette dissolution comme leur catégorie le suppose : certains types de matériaux de la biomasse ne se dissolvent pas, alors que des matériaux synthétiques issus de matières fossiles se dissolvent.

• Ne s’applique pas aux combustibles liquides ou gazeux

• Ne s’applique pas aux CSR de plus de 95% biogénique

• Avantages

• Ne nécessite pas de système de mesure sophistiqué, assez simple à mettre en œuvre surtout pour la partie dissolution

• Donne concomitamment la teneur en cendre• Ne nécessite pas de technicien très qualifié

(spectromètre…) mais apte à la manipulation de produits chimiques

• Maturité

• Par rapport à la première méthode, quantifie le contenu biogénique de la fraction fine

• Opportunités• Méthode normalisée

• Reconnue et pratiquée par plusieurs pays européens (Autriche, Angleterre pour la moitié des installations)

• Résultat % poids, en % énergétique ou en % carbone total qui intéresse les installations de combustion

• A utiliser sur la fraction fine et/ou les composites en complément de la méthode tri manuel pour certains CSR où ces fractions sont non négligeables ?

• …

Méthode par dissolution sélective

NF EN 15440 Annexe A

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4.3 Eléments génériques sur la mesure du 14C

L’utilisation de la mesure du carbone 14 est particulièrement adaptée à la caractérisation de la part renouvelable des CID, car les pétroles, dont est issue la fraction non renouvelable, ne contiennent plus de 14C en concentrations mesurables7. Le ratio renouvelable/non renouvelable est donc directement corrélé à la teneur en 14C par rapport à la teneur contemporaine en C. Cependant, les teneurs en 14C de l’atmosphère ont fortement varié sur les dernières dizaines d’années, surtout à cause des essais nucléaires atmosphériques réalisés dans les années 1960 (il semble que l’accident de Tchernobyl en 1986, n’ait joué que sur le plan local). Il convient donc de tenir compte de la concentration réelle lors de la formation de la biomasse examinée. La teneur en 14C sera différente selon qu’il s’agit de bois de plus de 50 ans – qui peut rentrer dans la fabrication de papiers-cartons - ou de biomasse très récente comme les fermentescibles.

Le carbone 14

Le carbone-14 ou 14C est un noyau qui contient 6 protons et 8 neutrons (au lieu de 6 pour le carbone-12 ordinaire). Cet isotope du carbone est radioactif, sa période (demi-vie) est de 5730 ans et il émet des électrons bêta.

Cet isotope radioactif est constamment formé par réaction des neutrons cosmiques pénétrant dans l’atmosphère avec l’azote, selon la réaction :

Illustration 6: Schéma de formation du carbone 14

L'atome de carbone 14 est rapidement oxydé pour donner du gaz carbonique 14CO2, qui acquiert une répartition uniforme sur Terre et qui est absorbé de la même façon que le 13CO2 ou le 12CO2 par les organismes vivants. La concentration de 14C dans l’atmosphère par rapport au 12C est d’environ 110-12 (1 « partie par trillion » ou ppt). Cette concentration fluctue naturellement au cours du temps : sa formation évolue avec le flux d’énergie émise par le Soleil et avec celle du champ magnétique terrestre. Cependant, cette concentration est stable à l’échelle de quelques siècles : ce flux et le champ magnétique évoluent très

7 La demi-vie du 14C est de 5 700 ans, au-delà de 50 000 ans la teneur devient indétectable ; pour les pétroles, l’âge le plus fréquent se situe autour de 100 millions d’années (les extrêmes vont de 5 à 400 millions d’années).

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lentement avec le temps. La quantité de Carbone-14 suit cette lente évolution, car un équilibre étant atteint, il se forme à chaque instant autant de ce noyau qu'il s'en désintègre.

De plus, deux phénomènes récents résultant de l’activité humaine ont influencé cette concentration :

tout d'abord l'émission de CO2 dépourvu en carbone 14, par suite de la combustion massive de combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) qui a accompagné la révolution industrielle (à titre indicatif ceci a entraîné jusqu’en 1930 une baisse de la teneur en 14C dans l’atmosphère de 4 %),

les essais nucléaires depuis 1955, qui ont émis une grande quantité de carbone 14 dans l’atmosphère, entraînant une forte augmentation de sa concentration dans l'air (voir la courbe ci-dessous). Les mesures sur des matériaux ayant entre 25 et 70 ans doivent faire l’objet d’une correction selon la courbe ci-dessous.

Illustration 7: courbe de variation des concentrations en carbone-14 au cours du dernier siècle (Ciceri, 2009)

Depuis, cette concentration diminue lentement, par suite du passage progressif du carbone 14 dans les océans lors des échanges gazeux atmosphère-océan. Par conséquent, la valeur moderne prise comme référence lors de la datation avec le 14C est la concentration qui prévalait avant 1955.

Tout organisme vivant absorbe du 14CO2 au cours de sa vie via la photosynthèse (ex : arbres, plantes). A sa mort, les échanges gazeux cessent, le 14C n'est plus renouvelé, sa radioactivité décroît alors lentement selon :

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A = A0 e

-λt

d’où t = (ln A0 /A) / λ

avec A : Activité en carbone-14 mesurée, A

0 : Activité en carbone-14 initiale,

λ : Constante de désintégration du carbone-14.

Cette constante est égale à ln2/T, T représentant la période du carbone-14 (5730 ans), ce qui conduit simplement à : t = (ln A

0 /A) 8266,6 ans

Les désintégrations d’atomes de carbone 14 se font selon une fréquence de 13,6 coups par minute et par gramme de carbone (dpm/g).

Ainsi, si on mesure aujourd’hui le taux de 14C d'un bois mort, on peut, en le comparant au taux de 14C moderne8, en déduire le temps qui s'est écoulé depuis sa mort. Les âges ainsi obtenus sont appelés âges 14C. Ces âges ne sont pas des âges absolus, par suite de l’évolution dans le temps de l’activité solaire et du champ magnétique terrestre qui tous deux influent sur les quantités de 14C formées initialement, ainsi que des variations liées à l’activité humaine pour les organismes les plus récents. De plus, pour les organismes supérieurs, le fractionnement isotopique lors du passage des matières carbonées d’un réservoir à un autre, changent également les rapports 14C/12C. Cependant, ce fractionnement est semblable à celui du carbone 13 par rapport au carbone 12, ce qui permet de le corriger.

Pour obtenir des âges absolus, il faut donc calibrer les âges 14C. Cette calibration est bien établie pour les dix mille dernières années grâce à la dendrochronologie (étude des anneaux des arbres). Pour les âges plus anciens, les teneurs en carbone-14 sont calibrées par rapport aux mesures U/Th de coraux fossiles ou de concrétions calcaires (stalagmites).

La mesure du carbone-14 :

Compte-tenu des faibles concentrations en carbone-14 des objets à dater, la mesure est réalisée à l’aide de spectromètres de masse avec accélérateur de particules ou par scintillation liquide. Cependant, la mesure par SMA est plus rapide et nécessite moins d’échantillon que la mesure par scintillation : voir le tableau ci-dessous.

Scintillation liquide Spectrométrie de masse

par accélérateur

Prise d’échantillon : charbon de bois 5 à 10 g 5 à 10 mg

Prise d’échantillon : os 100 à 500 g 1 à 5 g

Durée de la mesure pour une même précision

3 jours 1 heure

8 On prend pour la concentration moderne, la concentration en 14C du 18e siècle, qui est bien connue en particulier grâce aux bois et qui, d’après l'étude de très vieux arbres, a conservé la même valeur depuis 3 000 ans.

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Tableau 10 : Caractéristiques des mesures de carbone-14

Alors que la scintillation mesure les désintégrations des atomes de carbone-14 de l’échantillon, la spectrométrie de masse accélérée mesure directement le nombre d’atomes de carbone-14 en même temps que les atomes de carbone-12 et de carbone-13. Les atomes sont différenciés par leurs masses ; l’étape d’accélération permet de leur fournir une grande énergie, ce qui permet de mieux les discriminer.

Un exemple de spectromètre de masse à accélérateur est l’installation ARTEMIS du Commissariat à l’Energie Atomique, situé dans le centre de recherches de Saclay (Essonne) : voir photo ci-dessous.

Illustration 8 : spectromètre de masse avec accélérateur ARTEMIS, dans les locaux du CEA Saclay

(© Artemis/CEA)

La préparation de l’échantillon est une étape cruciale (C. Moreau, 2013) : à partir d’échantillons solides, il faut d’abord transformer la matière solide en gaz carbonique. Selon le type de matière (carbonates ou matière organique) la préparation est différente ; pour les matières organiques plusieurs lavages sont

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effectués successivement dans des solutions acide-base-acide, ceci afin d’éliminer le carbone-14 lié aux carbonates, aux acides humiques-fulviques, et au CO2 moderne absorbé par l’échantillon.

Ensuite, l’échantillon est brûlé en présence de CuO et d’argent pour piéger les éléments indésirables (soufre, azote, halogénés…). Enfin, pour l’analyse par un spectromètre nécessitant des échantillons solides (cas du spectromètre Artemis), le CO2 produit est réduit en graphite solide sous atmosphère d’hydrogène. La pastille de graphite (de 1 mm de diamètre dans le cas d’Artemis) est introduite dans le spectromètre sur un barillet : Artemis en possède 2, qui reçoivent respectivement 40 et 134 échantillons (Moreau, 2013). Il est très important d’éviter les contaminations tout au long de ces étapes. On voit ainsi qu’il est plus commode de travailler directement à partir d’échantillons gazeux sous forme de CO2, comme ceux qui seront prélevés dans les gaz de combustion des CSR.

4.4 Méthode par mesure du carbone 14 du CSR


Déchets ciblés : combustibles solides issus de déchets. La norme NF EN 15440 ne s’applique qu’aux déchets solides9. Elle ne s’applique pas (d’après le domaine d’application défini en paragraphe 1) aux combustibles liquides ou gazeux, ni au CO2 à l’émission des sources fixes (qui est couvert par la norme ISO 13833).

La méthode repose sur la mesure du carbone 14 présent dans le CO2 émis par la combustion de l’échantillon de CSR en laboratoire. Il n’y a pas de mesure possible directement à partir de matériaux solides.

METHODE NORMALISEE : NF EN 15440 : 2011 (annexe C) : commissions CEN TC 343 et AFNOR X34C « Combustibles solides de récupération », ATSM D6866 (2012) ; pour cette dernière, voir l’annexe en fin de fiche

Afin de récupérer tout le carbone 14 du CSR, la combustion de l’échantillon doit être complète. Trois méthodes de mesurage du 14C sont recommandées par la norme : la scintillation proportionnelle (PSM), l’ionisation Bêta (BI) ou la spectrométrie de masse accélérée (AMS). Elles sont généralement admises pour déterminer l’âge d’objets et elles sont considérées comme équivalentes car elles donnent les mêmes résultats dans le domaine d’application de la norme.

9 Elle pourrait cependant s’appliquer aux déchets liquides ou gazeux puisque l’échantillon qui est prélevé est le CO2 émis par la combustion des déchets.

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Les résultats sont exprimés en pourcentage de carbone de la biomasse par rapport à la teneur totale en carbone XBTC. La fraction de la teneur en biomasse en

poids XB et la fraction de biomasse en contenu énergétique XBCAL sont calculées respectivement à partir de la teneur en carbone de la biomasse (par rapport à

son poids) et du contenu énergétique de la fraction de biomasse présente dans l’échantillon (qui devront être déterminés par ailleurs).

A. Préparation et piégeage de l’échantillon

Différentes méthodes de récupération du CO2 généré sont décrites par la norme : le gaz doit d’abord être recueilli dans un sac puis transféré dans une solution d’absorption, à savoir :

pour l’analyse par scintillation, un mélange refroidi d’une solution de carbamate et d’un liquide à scintillation approprié,

pour l’analyse par ionisation bêta ou par spectrométrie de masse accélérée, une solution de NaOH 4M. Alternativement, pour l’AMS un petit volume de gaz (environ 2 ml d’après la norme) peut être transféré à l’aide d’une seringue à gaz (étanche) dans le système de préparation cible de l’AMS.

Remarque issue d’expériences passées de l’INERIS dans le piégeage et le transfert de gaz : pour le transfert de l’échantillon du sac vers la solution

d’absorption, l’utilisation d’une pompe est nécessaire. Celle-ci doit être placée entre le sac et le flacon de solution, le flux de gaz la traverse. Cette

configuration n’est pas recommandée pour la mesure de composés organiques volatils à cause des possibilités de contamination de la pompe, puis des

échantillons ultérieurs. L’hypothèse non écrite ici est que le CO2 ne s’adsorbe pas sur les matériaux de la pompe et que le circuit est suffisamment étanche

pour éviter une contamination par le CO2 présent dans l’air.

Remarque de la norme : si les échantillons recueillis doivent être envoyés dans des laboratoires extérieurs, il convient de s’assurer que lors du stockage et du transport, le CO2 atmosphérique ne puisse pas entrer dans la solution d’absorption. Des témoins doivent être préparés au cours de l’étape d’échantillonnage.

Selon le système de combustion utilisé, des solutions alternatives de récupération du gaz et des précautions opératoires sont indiquées (solution de NaOH 4M pour la scintillation, solutions agitées et/ou refroidies, combustion dans l’oxygène pur ou dans un mélange oxygène/hélium pour éviter la formation de NOx etc)

Plusieurs modes de combustion sont recommandés par la norme :

combustion dans une bombe calorimétrique,

combustion dans un four électrique à tubes,

combustion dans un appareillage de combustion de laboratoire.

B. Mesure de la teneur en 14C de l’échantillon

Etalons :

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Pour la détermination de la teneur en biomasse à 0 %, la combustion d’un matériau de référence en charbon doit être utilisée. Pour la teneur en biomasse à 100 %, l’étalon primaire d’acide oxalique NIST peut être utilisé (mais il doit être mélangé à une proportion connue de combustible fossile car l’acide oxalique est difficile à faire brûler. Pour les contrôles de routine, un étalon de bois gradué pour l’acide oxalique suffit.

Méthode par scintillation liquide proportionnelle (PSM : proportional scintillation method)

Cette méthode détermine l’abondance isotopique du 14C par le biais de son émission de particules bêta, qui sont observées indirectement grâce à leur interaction avec un scintillateur chimique en solution. Une cellule photo-électrique mesure les photons émis par la solution de scintillation.

Le CO2 émis par la combustion est piégé, par exemple, dans une solution de carbamate. Le CO2 doit être séché avant de passer dans la solution de carbamate et la capacité d’absorption de celle-ci doit être respectée (maximum 80 % de la capacité qui est de 4,8 10-3 M /ml). Après absorption du CO2, la solution doit être transférée dans la fiole de mesurage et le liquide de scintillation ajouté. L’ensemble est homogénéisé puis placé dans le compteur PSM. Les temps de comptage habituels vont de 6 à 24 heures.

Méthode par ionisation bêta (BI : Beta Ionization)

Cette méthode détecte également les particules bêta émises par la désintégration du 14C, mais celles-ci sont détectées par des impulsions de courant de décharge entre deux des électrodes de haute tension dans un compteur à gaz proportionnel. Les impulsions sont initiées par les particules bêta. La mesure du 14C est donc là aussi, indirecte. L’échantillon fait l’objet d’un comptage pendant plusieurs jours en utilisant un système de comptage de bonne sensibilité pour atteindre le nombre de coups souhaité pour la fidélité statistique.

La pureté du gaz est primordiale, en particulier les impuretés électronégatives doivent être éliminées (par exemple le SO2, la vapeur d’eau, le radon, et surtout l’oxygène). Les mesures du rayonnement ambiant doivent être minimisées. D’après la norme NF EN 15440, le CO2 échantillonné est chargé et compté dans un tube en cuivre ultra pur, avec un blindage constitué de plomb ancien et d’un filtrage anti-coïncidences de rayonnement cosmique. Les appareillages sont souvent situés en sous-sol pour diminuer l’influence du rayonnement cosmique.

Méthode par spectrométrie de masse avec accélération (SMA, ou AMS : Accelerated Mass Spectrometry)

Cette méthode mesure directement le carbone 14. Il s’agit d’une spectrométrie de masse utilisant un champ électrostatique puissant, capable d’accélérer et de former spécifiquement seulement des ions Cn+ (où n=1 …4) qui sont introduits dans la source du spectromètre. Les isotopes 12C et 13C sont mesurés par des cages de Faraday (détecteurs classiques en spectrométrie de masse isotopique), le 14C est mesuré à partir du graphite : la totalité du carbone de l’échantillon doit donc être convertie en graphite avant l’analyse.

Cette méthode présente moins de risques d’interférences que les méthodes par scintillation ou ionisation bêta (voir la fiche n° 5).

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Expression des résultats :

Des corrections doivent être apportées à la teneur en 14C de l’échantillon mesuré. Plusieurs facteurs jouent sur la teneur en 14C mesurée par rapport à l’époque à laquelle la biomasse a été formée :

les variations des taux de 14C atmosphérique ont varié au cours du 20ème siècle du fait des essais thermo-nucléaires atmosphériques (voir l’annexe sur la datation au carbone 14). Le maximum, de près de 200 pmC (pourcentage de carbone moderne10) a été atteint en 1962 ; depuis, les concentrations atmosphérique décroissent et la teneur actuelle se situe autour de 107 pmC,

la concentration en CO2 de l’atmosphère augmente depuis l’époque industrielle du fait de la combustion des énergies fossiles. La teneur actuelle est d’environ 400 ppm alors qu’elle n’était que de 340 ppm dans les années 1970-1980. La teneur en 14C par rapport au carbone total dans l’air décroit en fonction de cette augmentation du CO2,

Les processus biochimiques (type de photosynthèse par exemple) et l’extraction du carbone de l’échantillon (si la combustion est incomplète) donnent lieu à des fractionnements isotopiques. Pour des mesures précises, les rapports isotopiques 13C/12C et 14C/12C devront être déterminés.

Si aucune information détaillée sur la composition du CSR n’est disponible, la norme NF EN 15440 précise que la teneur par défaut de 112 pmC doit être utilisée (cette valeur devait être utilisée entre 2010 et 2013 et être réévaluée lors de la révision de la norme, qui n’est pas intervenue jusqu’à aujourd’hui).

Eléments de coûts :

Analyse par scintillation proportionnelle : 780 à 880 euros/éch.

Analyse par SMA : 730 à 980 euros/éch. Source : Policy Support - RSE / IEA task 36, 2012

(il n’est pas précisé si les coûts de préparation de l’échantillon sont inclus).

Il n’existe à l’heure actuelle pas de laboratoire qui effectue des mesures de 14C sur des CSR ou des gaz de combustion en France (plusieurs laboratoires font ces analyses à l’étranger, notamment aux Etats-Unis, en Italie, Suède, Suisse…) mais trois laboratoires français sont équipés de spectromètres de masse à accélérateur et d’autres de scintillateurs pour la mesure du 14C, notamment en vue de la datation. Ils ont donc la capacité pour effectuer ces analyses.

Spécificités de la méthode de la norme ASTM par rapport à la norme NF EN 15440 :

Seule la méthode de détermination de la fraction biogénique par mesure du 14C est décrite. Le tri manuel ou la dissolution sélective ne font pas partie de cette norme ;

Seules 2 méthodes de mesure du 14C sont décrites : a. la méthode par spectrométrie de masse accélérée (voir fiche n° 3, paragraphe 2c), dénommée dans la norme ASTM « method B »,

10 pmC : pourcentage de carbone moderne (la base 100 est la concentration moyenne d’avant les années 1950)

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b. une méthode par scintillation, non pas à partir de CO2 piégé dans un cocktail chimique (anciennement appelée « method A », qui d’après la norme ASTM conduit à des erreurs jusqu’à 20 %), mais à partir de la transformation du contenu biogénique en benzène (« method C »).

La méthode ASTM précise que les méthodes B et C déterminent le contenu biosourcé d’un échantillon avec une erreur maximale de ± 3 % (absolus). L’étalon est l’acide oxalique moderne SRM11 4990c. Pour le carbone 13 l’étalon est une calcite (RM 8544). Ces étalons sont disponibles auprès du NIST12 aux USA ou de l’AIEA13 à Vienne pour l’Europe.

Contrairement à la norme NF EN 15440, qui ne s’applique qu’aux combustibles solides, elle s’applique également aux gaz issus de la combustion (émission des sources fixes).

Le champ d’application de cette norme est « tout produit contenant des composés à base de carbone qui peuvent être brûlés pour produire du CO2 ». La méthode est également applicable aux échantillons gazeux, incluant les émissions issues de la combustion au niveau de chaudières produisant de l’électricité ou d’incinérateurs de déchets. Seulement, afin de ne pas confondre les terminologies, il convient de reporter les résultats obtenus pour les émissions gazeuses (post-combustion) comme « contenu en carbone biogénique » ou « contenu en CO2 biogénique », et non « contenu en carbone biosourcé » car le CO2 inorganique ne peut être éliminé du résultat final.

11 Standard Reference Material 12 National Institute for Standards and Technology 13 International Atomic Energy Agency

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• Risques• N’a été identifiée en pratique dans aucun pays lors du

benchmark

• Il n’y a pas de laboratoires en France qui réalisent ces mesures sur le CSR, peu de laboratoires opérationnels en Europe

• Coût de l’analyse (de l’ordre de 300 € en spectro de masse à 800 €/échantillon en scintillation hors préparation de l’échantillon) qui pourrait pénaliser la filière

• Nécessité de travailler en lots

• Inconvénients• La prise d’essai est petite (2 ml de CO2 gazeux, ou 1 g de

carbone). Cette prise d’essai limitée rend difficile la représentativité sur des flux de CSR hétérogènes.: Risques d’erreurs d’échantillonnage/représentativité

• La méthode est lourde à mettre en œuvre : combustion –piégeage et transfert du CO2 – analyse

• Elle nécessite un appareillage sophistiqué, coûteux, et du personnel formé pour l’analyse

• Elle nécessite des corrections dans l’expression des résultats (âge du bois, bois de l’ordre de 40 ans)

• Ne s’applique pas aux combustibles liquides ou gazeux dans le champ défini par la norme

• Le résultat est la teneur en carbone biogénique par rapport à la teneur en carbone total et nécessite de déterminer par ailleurs la teneur en carbone de la biomasse (par rapport à son poids) et le contenu énergétique de la fraction de biomasse présente dans l’échantillon

• Avantages• La méthode est largement considérée comme

appuyée par une base scientifique plus solide que les méthodes de tri manuel et dissolution sélective.

• Précision excellente• Elle donne accès au pourcentage de carbone

biogénique par rapport au carbone total de l’échantillon

• Elle s’applique aussi bien au CSR avant combustion qu’aux gaz issus de la combustion de ce CSR (voir fiche suivante)

• Pourrait s’appliquer à tous types de fractions : solide, liquide, gazeux (puisque l’échantillon est nécessairement le gaz de combustion)

• La méthode a été testée sur de nombreux échantillons et donne des valeurs stables

• Opportunités• Méthode normalisée

• Reconnaissance au niveau européen

Méthode du C14 sur le CSR

NF 15440 Annexe C

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4.5 Méthode par mesure du carbone 14 sur les émissions de sources fixes (« post-combustion »)

Type de méthode : Mesure dans les émissions

Déchets ciblés : tous types de combustibles (solides, liquides, gazeux), puisque la mesure se fait sur les gaz de combustion

METHODE NORMALISEE : NF EN ISO 13833 : 2013. Elle dépend des commissions de normalisation ISO TC 146 / SC1 et AFNOR X43B « Emissions de sources fixes ».

Champ d’application : cette norme internationale spécifie des méthodes d’échantillonnage et d’analyse pour la détermination du rapport du dioxyde de carbone (CO2) provenant de la biomasse et de combustibles fossiles dans le CO2 des effluents gazeux de sources fixes, d’après la méthode du radiocarbone (isotope 14C). La limite inférieure d’application est une fraction de CO2 biogénique/total de 0,02. La plage de travail est une fraction de CO2 biogénique/total de 0,02 à 1,0.

Cette méthode s’appliquant aux émissions de sources fixes, le système de prélèvement des gaz à l’émission (« fumées ») est particulièrement bien décrit : voir figure ci-dessous.

Illustration 9: Exemple de dispositif d’échantillonnage pour mesurages stables (NF EN ISO 13833)

Légende

1 effluent gazeux

2 sonde

3 chauffage

4 préfiltre

5 ligne de prélèvement chauffée

6 déshumidificateur

7 évacuation de l’eau

8 filtre secondaire

9 pompe d’échantillonnage

10 soupape de dérivation

11 vers l’/les analyseur(s)

12 collecteur

13 débitmètre (en option)

14 sortie

15 régulateur de débit massique

16 absorbant de CO2 (SL)

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Prélèvement : il est similaire à celui d’autres substances acides comme le SO2 ou les acides HCl, HF. Le CO2 présent dans un échantillon représentatif de gaz émis à la cheminée est absorbé dans un milieu alcalin (KOH, NaOH ; faire attention à la capacité d’absorption) ou sur un support solide adapté, ou transféré dans un sac (revêtu d’aluminium pour un stockage prolongé) ou une bouteille de gaz. Le CO2 étant présent à des concentrations relativement élevées par rapport à d’autres substances gazeuses acides, la capacité du milieu d’absorption utilisé doit être prise en compte et un excédent de milieu alcalin doit être utilisé pour garantir une absorption complète pendant la période d’échantillonnage.

En parallèle, les concentrations en CO2, CO et O2 doivent être mesurées (analyseur spécifique). L’homogénéité du prélèvement doit être vérifiée, notamment en utilisant la mesure du CO2.

Tenir compte de la présence de CO2 dans l’air de combustion (environ 400 ppmv) si c’est l’air ambiant qui est utilisé comme air de combustion.

Plusieurs substances acides (NOx, SOx, HCl.) peuvent être présentes dans l’effluent gazeux : veiller aux interférences potentielles. La norme indique les méthodes d’analyse spécifiques (pour les mesures par scintillation et ionisation bêta)

Les méthodes de mesure du carbone 14 sont les même que dans la norme NF EN 15440 : scintillation liquide, ionisation bêta ou spectrométrie de masse accélérée.

Plusieurs laboratoires sont identifiés en Europe (Italie, Scandinavie) ; en France la mesure par SMA serait possible au moins au labo ARTEMIS (CEA Saclay) puisqu’il passe par la graphitisation à partir de CO2. Il existe également des laboratoires quantifiant le 14C par scintillation (LSCE à Gif sur Yvette ou Université/ CNRS Lyon)

Eléments de coûts :

Analyse par scintillation proportionnelle : 700 à 800 euros/éch. (lié au temps de comptage)

Analyse par SMA : 250 à 450 euros/éch Ces éléments de coûts sont issus de l’enquête auprès des différents pays. Remarque : il n’est pas précisé si les coûts de préparation de l’échantillon sont inclus

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• Risques• Ne permet pas une qualification du CSR produit :

potentiellement inadapté dans le cas de plusieurs fournisseurs de combustibles sur une même installation de combustion pour contractualiser ou contrôler chaque fournisseur de CSR

• Problème en cas d’hétérogénéité des fumées

• Il n’y a pas de laboratoires en France qui réalisent ces mesures sur le CSR, peu de laboratoires opérationnels en Europe

• Cout d’installation poste fixe : de l’ordre de 100 k€ (mais souvent pré-existante, possible de faire des prélèvements ponctuels) et coût de l’analyse ((de l’ordre de 300 € en spectro de masse à 800 €/échantillon en scintillation hors préparation de l’échantillon) qui pourraient pénaliser la filière

• Inconvénients

• Adapté aux grandes installations de combustion pour un prélèvement continu séquentiel (mais peut il exister de petites installations de combustion de CSR ?)

• En parallèle, les concentrations en CO2, CO et O2 doivent être mesurées pour les corrections à opérer

• La méthode est délicate à mettre en œuvre : prélèvement sur point fixe de combustion – piégeage et transfert du CO2 –analyse

• Elle nécessite un appareillage sophistiqué, coûteux, et du personnel formé pour l’analyse

• Elle nécessite des corrections dans l’expression des résultats

• …

• Avantages• Considérée comme plus précise que les méthodes

précédentes (tri manuel, dissolution sélective et 14C pré-combustion) car l’échantillonnage du gaz de combustion est plus aisé.

• Elle évite les problèmes d'échantillonnage sur les déchets

• Méthode permettant de déterminer directement l’énergie renouvelable issue de la combustion de ce déchet.

• Elle peut s’appliquer à tous types de fractions : solide, liquide, gazeux (puisque l’échantillon est nécessairement le gaz de combustion)

• Le dispositif d’échantillonnage fixe des fumées est très bien décrit

• Echantillons de 2 à 20 litres de CO2

• Opportunités• Méthode normalisée et reconnue au niveau

international

• Permet de répondre aux exigences de la directive sur la production d’électricité renouvelable

• Pas de nécessité de travailler en lots : adaptée aux process en flux tendu

• …

Méthode du C14 post combustion

NF EN ISO 13833 : 2013

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4.6 Méthode par mesure du bilan de masses et d’énergie

Type de méthode : mesures régulières sur les unités de valorisation des CSR et modélisation en continu de la part renouvelable de l’électricité produite par la résolution d’un jeu d’équations.

Déchets ciblés : Déchets municipaux solides / déchets mélangés

Ce modèle a d’abord été développé par Fellner à l’université de Vienne. Il a été breveté en 2006 puis publié pour la première fois en 200714. Il est basé sur les équilibres masse–énergie entrée et sortie.

Les équations de bilans de masse sont décrites en détail dans un article de H. Rechberger publié sur le site de l’ISWA15. Le postulat de départ est la conservation des masses entre les fractions biogéniques et fossiles, vis-à-vis des équations de balance pour les contenus en carbone, hydrogène, oxygène, azote et soufre, exprimées selon :

Pour le carbone

𝑚𝑏 ∗ 𝐶𝐶𝑏+ 𝑚𝑓 ∗ 𝐶𝐶𝑓

= 𝑇𝑂𝐶𝑅𝐷𝐹 = 𝑇𝐶𝑅𝐷𝐹 − 𝑇𝐶𝑖 ∗ 𝑚𝑖

Où : mb, mf sont les fractions massiques biogéniques et fossiles respectivement, en kg/kg (à sec et sans cendres),

𝐶𝐶𝑏 , 𝐶𝐶𝑓

sont les contenus en carbone des fractions biogéniques et fossiles

respectivement, en g/kg (à sec et sans cendres),

TOCRDF est le contenu organique total en carbone du CSR en g/kg (à sec),

TCRDF est le contenu total en carbone du CSR en g/kg (à sec),

𝑇𝐶𝑖 est le contenu en carbone des cendres en g/kg (à sec).

De même pour les autres éléments hydrogène, oxygène, azote et soufre. On se retrouve alors avec un système de 5 équations non linéaires qui ne contient que 2 inconnues (mb, mf) : les valeurs TCRDF, THRDF, TORDF…, mi, TCi, THi… sont déterminées par analyses du CSR ou issues de la littérature. La somme des fractions mb, mf et mi est égale à 1.

Pour la matière organique biogénique la somme des éléments C, H, O, N, S est égale à 1000 g/kg ; pour les matières fossiles (plastiques), en fonction des contenus en chlore et fluor de certains plastiques, une valeur plus faible est considérée (la valeur pour les plastiques halogénés étant de 970 g/kg), soit 985 ± 15 g/kg.

Concrètement, pour réaliser le bilan de masse, l’auteur indique qu’il convient de :

prélever un échantillon représentatif de CSR (la question est la même pour toutes les analyses à réaliser par ailleurs, comme la mesure des PCI et des contenus en halogènes),

sécher l’échantillon à 105 °C jusqu’à stabilisation du poids de l’échantillon (il a été vu en fiche n° 1 que le séchage à 105 °C peut altérer l’échantillon, la norme française NF U 44-164 prescrit de sécher l’échantillon à 75 ± 5 °C), le conditionner pour les analyses ultérieures (en particulier réduire la granulométrie et la masse d’échantillon),

mesurer le contenu en cendres de l’échantillon par combustion à 550°C,

réaliser une analyse élémentaire C, H, O, N, S de l’échantillon total et des cendres.

14 Fellner et al (2007) : “A new method to determine the ratio of electricity production from fossil and

biogenic sources in Waste-to-energy plants”. Envir. Sci. Technol., 41, 2579-2586 15 Rechberger et al, “Determination of biogenic energy, fossil energy and mass fractions in RDF”, ISWA

World Congress, Hamburg, 2010

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Une table (reproduite ci-dessous) donne le contenu moyen et l’écart-type de la composition élémentaire de matières biogéniques et fossiles présentes dans les CSR issus de déchets ménagers et industriels (voir Fellner 201116).

Tableau 11 : Contenus biogéniques et fossiles

Avec les données telles que décrites ci-dessus, la résolution du système d’équations non-linéraires est réalisée de façon itérative.

Application de la méthode

La méthode est appliquée sur les sites de façon simplifiée, en ne considérant que le bilan de masse en carbone, en cendres, en eau, complété par le bilan massique total (fractions biogénique, fossile, cendres, humidité), le bilan énergétique, le bilan entre consommation d’oxygène et production de CO2. Certains paramètres sont mesurés en continu ou en quasi-continu (masse de déchets, masse de cendres, énergie produite, bilan O2/CO2…), d’autres sont donnés par la composition des fractions biogéniques et fossiles (ces données pouvant être mesurées ou issues de la littérature, cartouche « coefficients » de l’Illustration 10).

Illustration 10 : Système d’équations de bilans masses-énergie avec les données issues du site

16 Fellner (2011): “Determination of the biogenic and fossil organic matter content of refused-derived

fuels based on elementary analyses”. Fuel, 90, 3164-3171

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Un logiciel BIOMA a été développé par Vienna University of Technology et Ramboll à partir des équations ci-dessus (il est commercialisé par Ramboll17, entreprise située au Danemark). Il permet de déterminer :

le ratio d’énergie produite à partir de matières biogéniques,

le CO2 émis par des matières fossiles,

les PCI/PCS du flux de déchets entrants,

le contenu en carbone du flux de déchets entrants,

le contenu biogénique (à sec et sans cendres) du flux de déchets entrants,

le contenu en matières fosiles (à sec et sans cendres) du flux de déchets entrants,

le contenu en eau et humidité du flux de déchets entrants.

La validation du logiciel a été réalisée en utilisant des mélanges de matières organiques biogéniques et fossiles (Fellner 2011) : des mélanges en différentes proportions (deux par deux) de polyéthylène (PE) ou polystyrène (PS), avec du carton ou du bois ont ainsi été constitués, de 80 % de matières biogéniques à 80 % de matières organiques fossiles. Les droites « fractions massiques calculées » de PS ou PE en fonction des masses préparées dans les échantillons, de 20 à 80 %, présentent des coefficients de régression r2 supérieurs à 99%, et l’écart maximum entre les références et les valeurs calculées est toujours inférieur à 1 % (absolu), à l’exception d’une valeur pour le mélange PE-bois, calculée à 40 % pour une teneur de 49,2 %.

Cette méthode est utilisée sur une trentaine d’incinérateurs de déchets ménagers et assimilés (de capacité de traitement totale de 3 millions de tonnes) dans 8 pays européens (2014): 10 en Autriche, 3 en Suède, 3 en Allemagne, 3 en Suisse, 3 en Belgique, 1 en France et 7 au Danemark.

Elle est également mise en œuvre sur un incinérateur des déchets dangereux en Autriche dans le cadre de projet de recherche BEFKÖM.

L’utilisation du logiciel est approuvée par les autorités suivantes : Authority for Electricity Labelling (Autriche), Regional Authority for Stockholm (Suède), Environmental Protection Agency (Suisse), Public Waste Agency (Belgique), Danish Energy Agency (Danemark) and l’OFGEM (Energy Authority UK).

Un modèle équivalent appelé OBAMA (Optimised BAlance Methodology Application) a été développé par l’agence italienne RSE dans le but de réaliser un instrument flexible et rapide pour calculer la quantité d'énergie renouvelable produite à partir de déchets pour différents types d'installations et des déchets. Il est basé sur les mesures effectuées régulièrement dans les unités de combustion.

Comme pour les méthodes d’analyse des CSR par dissolution sélective ou par mesure du 14C, lorsque le CSR est analysé avant de faire tourner le logiciel, la prise d’échantillon est très petite pour les analyses élémentaires, ce qui pose un problème en termes de représentativité. Si les analyses ne sont pas réalisées sur le CSR, puisque le logiciel peut être alimenté avec les données de la littérature, l’incertitude est encore plus grande puisqu’il faut évaluer la représentativité des données de la littérature par rapport au CSR considéré, ce qui peut être pénalisant pour des installations recevant des flux de CSR variés. Une façon de résoudre ce problème est de réaliser plusieurs analyses sur différents prélèvements de CSR, ce qui ajoute un coût à l’utilisation du logiciel.

17 http://www.ramboll.com/services-and-sectors/energy/waste-to-energy/bioma-software

http://www.ramboll.com/services-and-sectors/energy/waste-to-energy/bioma-software

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Certaines matières biogéniques sont considérées par les analyses comme fossiles, car leur composition est proche des matières fossiles. Il s’agit par exemple des plastiques issus de la biomasse (mais représentant une très faible proportion des plastiques utilisés à l’heure actuelle) ou les huiles alimentaires (normalement quasiment absentes des déchets solides, sauf à l’état de trace dans les boites de conserve). L’erreur liée à ce défaut d’affectation est considérée comme négligeable (Fellner, 2007).

De possibles réactions des matières inorganiques lors de la combustion (exemple réactions d’oxydation de métaux ou calcination des carbonates) ne sont pas prises en compte non plus, car leur impact sur les bilans de masse sont négligeables (par exemple la formation de CO2 due à la combustion des carbonates est faible par rapport à l’erreur sur la détermination du contenu en carbone organique). Le contenu en carbone inorganique des déchets municipaux solides est inférieur à 10 g/kg (1 %).

Eléments de coûts : 5 000 – 10 000 euros annuels par installation (coût d’utilisation du logiciel seul - licence ; auquel il conviendrait d’ajouter le coût des analyses des paramètres d’entrée)

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• Risques• Non reconnue en France• Méthode non normalisée• Ne permet pas une qualification du CSR produit :

potentiellement inadapté dans le cas de plusieurs fournisseurs de combustibles sur une même installation de combustion pour contractualiser ou contrôler chaque fournisseur de CSR

• ….

• Inconvénients• Méthode indirecte moins précise qu’une méthode

directe, étalonnage du modèle nécessaire• Dépendance à 1 logiciel sur le marché – BIOMA (1

autre en développement en Italie - OBAMA)• Equations de calculs explicites mais complexes• …

• Avantages• Modélisation ne nécessitant pas

d’échantillonnage de flux entrants ou sortants et pas d’analyse

• Précision (de l’ordre de 4%) et fiabilité (recalé avec la méthode C14)

• Utilise des données d'exploitation enregistrées en continu. Les opérateurs peuvent évaluer la composition des déchets pour toute période (identification des tendances et de la variabilité de la composition des déchets…) et en faire un outil de pilotage

• Opportunités• Cout faible, de l’ordre de 5000 à 10000 € /

an.installation• Méthode approuvée par les organismes d’état

de l’Autriche, la Suède, la Suisse, la Belgique, le Danemark et le Royaume-Uni

• Utilisée en Autriche, Angleterre et en Suède• La méthode pourrait être prochainement

normalisée

Mesure de bilan de masse et

d’énergie

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4.7 Méthode forfaitaire

Type de méthode : calcul de l’énergie issue de la biomasse sur un flux global de déchets à l’échelle d’un pays. Elle est décrite notamment dans des documents néerlandais18, pour déterminer la part d’énergie renouvelable issue de l’incinération de déchets (ménagers et autres). Elle peut également s’appliquer au niveau d’une installation (en France par exemple, la part d’électricité renouvelable, issue de l’incinération/cogénération de déchets ménagers, est estimée à 50 %).

Déchets ciblés : flux nationaux de déchets incinérés (ménagers et autres déchets).

La méthode est basée sur la caractérisation par tri manuel d’un ensemble de prélèvements représentatifs d’un flux, local ou national, de déchets.

Description de la méthode au niveau national : exemple des Pays Bas

Aux Pays-Bas la méthode forfaitaire est utilisée pour caractériser l’énergie renouvelable produite par les incinérateurs. Différents types de déchets alimentent ces installations. Leurs contributions respectives sont décrites ci-après :

4.7.1 Déchets ménagers

Etape 1 : La quantité totale de déchets ménagers incinérés par an est publiée chaque année par le groupe de travail sur l’enregistrement des déchets.

Etape 2 : des échantillons sont prélevés auprès d’environ 1100 ménages. Les déchets sont répartis par tri manuel en différentes catégories. La somme est réputée être représentative de la composition moyenne des déchets ménagers aux Pays Bas. Les données de 3 années successives sont rassemblées dans des rapports annuels du Rijkswaterstaat19.

Etape 3 : la fraction de carbone total du flux de déchets TOC (total annuel pour les Pays-Bas) est calculée à partir de la fraction de carbone totale de chacune des catégories, qui est la fraction de carbone de la catégorie multipliée par sa proportion.

Etape 4 : enfin, la fraction de carbone biogénique total du flux de déchets DOC (total annuel pour les Pays-Bas) représente la somme des fractions de carbone biogénique de chacune des catégories, qui sont les fractions de carbone biogénique de la catégorie multipliée par sa proportion. Le Tableau 12 donne les proportions de carbone total, bioganique et fossile pour chacune des catégories issues du tri manuel.

18 Renewable Energy Monitoring Protocol Update 2010, DEN 19 Ministère des Infrastructures et de l’Environnement des Pays-Bas

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TOC (carbone

organique total)

DOC (carbone organique

biogénique) Fossile (carbone organique fossile)

Catégories (% massique) (% massique) (% massique)

Déchets biodégradables

21,6 19,7 1,9

Papier 27,4 24,7 2,7

Bois 39,2 37,4 1,9

Plastique 58,6 15,1 43,5

Verre 0 0 0

Ferreux 0 0 0

Non-ferreux 0 0 0

Textile 41 20,5 20,5

Déchets animaux 30 30 0

Cailloux/cendres 0 0 0

Tapis/matelas 30 3 27

Cuir/caoutchouc 49,9 39,9 10

Déchets ménagers dangereux et autres

0 0 0

Autres 0 0 0

Tableau 12 : Pourcentages des différentes fractions de carbone selon les catégories de déchets

4.7.2 Déchets importés

Les Pays-Bas importent des déchets pour incinération. Le Rijkswaterstaat recense les quantités de déchets étrangers reçus ou traités par les incinérateurs, mais sans que le détail de la composition de ces flux (information non publique) soit connu. Comme pour les déchets ménagers, la fraction de carbone total du flux de déchets TOC (total annuel) est calculée à partir de la fraction de carbone totale de chacune des catégories, en utilisant la répartition déterminée pour les déchets ménagers néerlandais. L’hypothèse est que la plupart des déchets importés étrangers sont des déchets ménagers résiduels avec des répartitions selon les catégories, raisonnablement similaires à celles des ordures ménagères résiduelles néerlandaises. Une autre raison de cette approche est le manque d'informations plus complètes. Enfin, le contenu en carbone biogénique est également déterminé selon la même démarche que pour les déchets ménagers néerlandais.

4.7.3 Autres déchets (DIB…)

Pour les autres déchets, chaque flux (industriels, commerciaux, déchets de démolition…) sont répartis en pourcentage selon 6 catégories (papier-carton, bois, organique, plastiques, combustibles autres, et non-combustibles) et sommés en considérant la quantité nationale de chaque flux, puis chaque catégorie en masse est multipliée par le pouvoir calorifique inférieur de chacune de ces catégories et le C biogénique. Les différentes fractions (carbone organique total, carbone biogénique, carbone fossile) sont ensuite sommées pour les 3 flux totaux de déchets incinérés (déchets ménagers néerlandais, déchets importés et autres déchets). Cela permet d’établir au niveau national la quantité totale d’énergie provenant des déchets biogéniques et fossiles. Par rapport aux méthodes normalisées et à la méthode par bilan de masse et modélisation, qui ne s’appliquent qu’à un flux de CSR ou à une installation, cette méthode permet de calculer l’énergie renouvelable au niveau d’un pays, avec toutes les incertitudes sur la représentativité des données globales sur le pays (quantités de déchets par types).

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• Risques• Méthode non normalisée au niveau européen et

inadaptée pour les transferts transfrontaliers• Ne permet pas de retranscrire la grande

diversité des CSR, et leur éventuelle hétérogénéité dans le temps

• ….

• Inconvénients• Actualisation potentiellement longue, avec une

méthodologie lourde (comparable au MODECOM) nécessitant une structure de coordination de nombreux acteurs (1100 foyers chaque année au Pays-Bas)

• Approche très approximative pour les CSR issus de déchets industriels (6 sous-catégories : papier-carton, bois, organique, plastiques, combustibles autres, et non-combustibles) affecté d’un contenu biogénique et d’un PCI

• Approche à définir pour les refus de TMB dépendant de chaque process de TMB

• Avantages• Approche moyennée nationalement ne

nécessitant pas d’échantillonnage de flux entrants ou sortants et pas d’analyse à l’échelle des installations

• Déjà appliquée en France pour l’incinération des déchets ménagers (électricité UIOM 50% renouvelable par convention)

• Permet de répondre facilement à l’obligation faite à l’ADEME à l’article 70 de la LTEPCV: « L’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie remet tous les trois ans un rapport au Gouvernement sur la composition des combustibles solides de récupération »

• Opportunités• Coût nul ou réduit pour les installations• Contrôle aisé par les organismes de tutelle• Peut être totalement bibliographique (à

l’exemple de la Grande Bretagne, cf retour enquête pays)

• Ne nécessite pas une gestion en lots sur les PF de préparation de combustibles

• A priori méthode adaptée aux refus haut PCI d’une même installation de TMB dont la « qualité » est relativement stable dans le temps

Méthode dite « forfaitaire »

globale ou annualisée

nationale ou par installation

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4.8 Méthode pour les déchets de bois (wood waste methodology)


Déchets ciblés : déchets de bois contaminés / traités (peints, vernis), constitués à plus de 95 % de biomasse

Note : une installation produisant de l’électricité à partir de bois non contaminé (donc 100% renouvelable) peut déclarer une énergie 100% renouvelable sur simple déclaration de son fournisseur à l’OFGEM.

Méthode non normalisée au niveau européen mais décrite dans un guide20 de l’OFGEM (GB)

Description succincte :

Les proportions des différents contaminants (plastiques, résines, peintures/vernis) sont déterminées en masse dans l’échantillon de bois selon des méthodes préconisées par l’OFGEM

plastiques : séparation par tri manuel et pesée. PCI est de 45 MJ/kg,

résines (liants résineux, ex. colles urées-formol) : déterminées à partir du contenu en azote en % de l’échantillon, de son taux d’humidité et de cendres (à déterminer en laboratoire) ; le bois a un contenu en azote (à sec, sans cendres) de 0,36 %, et le contenu de la résine est par convention de 39 % (déterminé sur 5 échantillons de résine urée-formol). Le PCI de ces résines est de 16 MJ/kg,

peintures, vernis : déterminés en mesurant la surface de bois couverte ; la masse correspondante est calculée à partir du poids spécifique de la couche de 0,0246 g/cm2. Le PCI est de 45 MJ/kg.

Le contenu énergétique de chaque fraction de contaminants est calculé, puis ces contenus sont sommés en contenu énergétique total des contaminants. Le contenu énergétique du bois traité est mesuré au laboratoire pour l’échantillon. Alors le contenu énergétique des contaminants (fossile) peut être exprimé en pourcentage du contenu énergétique du flux de bois. Cette valeur doit être rapportée à l’OFGEM mensuellement.

20 Renewables obligation : template method for measuring fossil derived contamination within wood

waste (12th Novembre 2013)

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• Risques

• Méthode bien décrite pour 4 types de contaminants, mais pour les autres contaminants, la méthode doit être complétée et justifiée

• Uniquement utilisée en Angleterre

• Inconvénients

• Moyennement précis si le combustible est de nature hétérogène (inhérent à l’échantillonnage)

• Assez couteux (inhérent à l’échantillonnage, tri manuel, analyse azote, estimation surface peinte ou vernie)

• Approximation de la détermination du contenu peinture et vernis, et du PCS de chaque polluant

• N’intéresse que les seules installations qui utilisent ce type de combustible,

• Réalisé tous les mois en Angleterre

• Avantages

• Méthode développée spécifiquement pour le bois traité (contenu en biomasse > 95%)

• Méthode relativement simple, reconnue (et préconisée) par l’OFGEM en GB

• Relativement simple et applicable

• Opportunités

• Intéressant uniquement pour aller chercher quelque % supplémentaires de fraction biogénique (dispositif ROC anglais)

• Pour le fonds chaleur?

• Pour une future SSD déchets de bois en fin de vie à l’exemple de la SSD déchets d’emballage bois

Méthode « wood waste »

Juin 2016


4.9 Méthode par reconnaissance optique (tri optique)


Déchets ciblés : déchets solides en mélange (organique, papier-cartons-bois, plastiques…), granulométrie > 10 mm (6 mm chez TOMRA)


La méthode repose sur la reconnaissance des différentes fractions par tri optique dans le proche infra-rouge. Chaque matériau (résines plastiques, déchets cellulosiques, etc) présente un spectre infra-rouge différent. La reconnaissance est très efficace pour les différents types de plastiques (sauf les plastiques noirs) et le papier-carton (cellulose), elle a été testée récemment avec succès pour les autres biomasses (matières organiques fraîches issues des OMr, voir le projet VALTRI-ORGA financé par l’ADEME dans l’APR « DOSTE »).

La quantification de la fraction biogénique en poids XB peut se faire par l’étalonnage de la machine, en considérant pour chaque élément trié sa densité, sa hauteur moyenne et sa surface et son ratio en C biogénique. La technique est en cours de développement chez Pellenc ST (France). TOMRA (Allemagne) a élaboré une base de données, utilisée sur plusieurs sites, qui permet de qualifier les CSR en termes de PCI, taux de chlore et fraction de biomasse (même si cette dernière application est peu demandée).

Les éléments restant à évaluer sont :

la précision de la détermination des éléments en poids (les constructeurs citent +/- 5 %),

l’erreur liée à la non-reconnaissance de certains matériaux (plastiques noirs, verre, éléments fossiles qui pourraient être pris pour de la biomasse ou l’inverse : cas du charbon, lignite etc ?)

Juin 2016


• Risques

• Cout d’une machine estimé à ce stade : de l’ordre de 100 à 200 k€, mais la machine peut avoir une utilité dans le process

• Méthode non normalisée et inadaptée pour les transferts transfrontaliers

• Investissement conséquent pour chaque installation pouvant pénaliser les faibles capacités ou certaines filières aux équilibres précaires

• Intéresserait uniquement les refus de centre de tri CS automatisés ?

• Inconvénients• Adapté à des flux solides de granulométrie suffisante

(> 6 mm)• Inadapté pour certains composés (plastique noir et

verre, transparent aux IR)• Nécessite un étalonnage de la machine et une

adaptation au flux (proportionnalité surface/poids/PCI) délicate pour les flux hétérogènes dans le temps (fréquence de « l’étalonnage »?)

• Précision 5% (données constructeurs) et fiabilité à déterminer à ce stade de développement

• Avantages• Mesure en ligne sur les sites de production de

CSR évitant une gestion par lot• Pas d’échantillonnage des déchets et pas

d’analyses de laboratoire en rythme de croisière

• Adapté à des flux conséquents (plusieurs tonnes par heure, voire 10 t/h)

• Permet de nombreux autres contrôles qualité, voire une intégration dans le process en amont d’un tri automatisé

• Historique et traçabilité possibles en lien avec les apporteurs de déchets…

• …

• Opportunités

• Savoir faire en développement en France (Pellenc), sur le marché (ou presque) pour Titech/Tomra

Méthode par reconnaissance optique

(technique en développement non

commercialisée)

Juin 2016


4.10 Autres méthodes en développement

4.10.1 Calorimétrie


Déchets ciblés : Plastiques mélangés (à confirmer)


Technique élaborée par C-Tech Innovation Ltd (UK) ; elle a été citée en 2012 dans des documents élaborés par des participants à la tâche 36 de l’IEA (G. Ciceri, P. Howes) mais aucune autre information n’a pu être recueillie, même sur le site Internet de C-Tech Innovation.

Avantages :

PRECISION

La technique semble être en mesure de faire la différence entre les plastiques d'origine fossile et biogénique dans des échantillons de plastiques mélangés ; elle pourrait également être utilisée sur des échantillons de sacs poubelles.

EXIGENCES TECHNIQUES

Les besoins en équipement pour la technique sont faibles (d’après G. Ciceri, 2012).

Inconvénients :


La technique nécessite des techniciens pour interpréter les données.

L'échantillon doit être broyé à une taille appropriée pour la calorimétrie.

4.10.2 Analyse d’image


Déchets ciblés : Déchets d’activité Economiques (Residual, C&I waste)


Technique développée par le Centre for Energy and Resource Technology, Cranfield University, pour déterminer la composition physique de flux de déchets en mélanges. Des images sont prises sur des déchets étalés, couvrant une surface d’environ 30 m2, représentant 250 à 300 kg. Ces déchets ont également été triés manuellement pour en déterminer la composition. Les images sont traitées avec le logiciel ERDAS Imagine (logiciel de traitement d’images) afin de déterminer la surface couverte par chaque composant du flux de déchets. La composition déterminée par l’analyse d’image est assez bien corrélée avec la caractérisation physique (r = 0,91), cependant d’après les auteurs (Wagland et al, 2012) certaines catégories de déchets sont surestimées, comme les films plastiques et les papiers

Les résultats de l'étude de Cranfield montrent que cette technique pourrait potentiellement être utilisée dans les études de composition des déchets à grande échelle.

Juin 2016


Avantages :


Analyse la composition physique sans la nécessité de manipuler les déchets manuellement Inconvénients :

PRECISION

Papier et les plastiques légers sont surestimés par le procédé d'analyse d'image

4.10.3 Thermogravimétrie


Déchets ciblés : Inconnu (selon taille de l’échantillon nécessaire à l’analyse : plutôt des granulométries fines ?)


Cette méthode repose sur l’étude de la pyrolyse de déchets spécifiques et de déchets en mélange, par la perte de poids au cours de la combustion.

Elle a été décrite par Heikkinen et al en 2004. Selon l’allure de la perte de poids en fonction de la température, les déchets peuvent être répartis selon 3 catégories :

organiques peu stables,

lignocellulosiques,

plastiques. On considère que le comportement gravimétrique global d’un déchet en mélange est la somme des contributions de chacun des composants élémentaires.

Dans l’étude de Heikkinen, 41 déchets spécifiques, 9 échantillons de bois propres, 4 étalons et 2 déchets réels en mélange ont été étudiés. Les échantillons ont été broyés à une granulométrie de 1,5 mm. Les déchets humides (peaux de bananes, pain et boues papetières) ont été séchés avant l’analyse. La composition élémentaire (C, H, N, S, O, Cl) et les pouvoirs calorifiques (supérieurs ou inférieurs) ont été déterminés.

Les formes et positions (en température) du pic de DTG (pic de thermogravimétrie différentielle, variation du poids relatif en fonction de la température) sont représentatives de chaque type de composant. L’analyse thermogravimétrique d’un mélange donne une courbe qui est la somme des courbes de chacun des composants. Lorsque les pics DTG de deux composants sont proches, la somme donne généralement un pic unique (avec parfois un épaulement, montrant la présence d’un deuxième composant) mais il est impossible de déconvoluer les pics et donc de distinguer les composants présents, comme dans le cas d’un mélange de ligno-cellulosiques (voir figure a). Cela n’est possible que lorsque les pics sont suffisamment éloignés pour que la courbe du mélange présente deux pics : voir figure b ci-dessous, un mélange de déchets organiques et de plastiques.

Juin 2016


a) carton et pin b) organiques et plastiques

Illustration 11 : Profils des pics thermogravimétriques pour cartons et pins, et organiques et plastiques

Avantages

Tous les déchets organiques (fermentescibles, ligneux, plastiques) sont analysables par cette méthode, et les catégories très différentes (ex. les fermentescibles / les plastiques) donneront des signaux caractéristiques permettant de les caractériser dans un mélange ; cette méthode pourrait donc présenter un intérêt certain pour la détermination de la fraction renouvelable

L’intensité du signal est proportionnelle à la quantité de l’élément considéré dans le mélange

L’analyse est relativement rapide (moins d’une heure)

Inconvénients

La granulométrie des déchets doit être réduite (1,5 mm ou moins)

Des composants proches (ex. les fermentescibles et les ligneux) ne peuvent pas être séparés par cette méthode car leur comportement thermogravimétrique est trop proche

La méthode n’est pas normalisée (mais l’analyse thermogravimétrique oui).

Remarque : les techniques en développement ne sont pas encore exploitables pour l’analyse SWOT et la proposition de protocole

Juin 2016


5. Proposition d’un protocole de mesure de la fraction renouvelable

5.1 Les différentes étapes possibles de mesure

Illustration 12 : Schéma de positionnement des différentes étapes du contrôle

Le schéma ci-dessus rappelle les grandes étapes auxquelles peuvent être nécessaires des mesures du contenu renouvelable :

Etape 1 : A cette étape, l’évaluation de la part renouvelable n’est pas indispensable. Elle peut intéresser l’exploitant pour déterminer son prix de réception des déchets en fonction des valorisations commerciales possibles du CSR en aval, et il pourra à cette fin s’appuyer sur le protocole. Elle intéresse l’ADEME et le Ministère pour la connaissance des flux générant des CSR. Il s’agit principalement d’un contrôle du respect de la hiérarchie des modes de traitement : c’est une obligation réglementaire issue de la LTEPCV dont une mise en œuvre pratique est proposée au chapitre suivant du présent rapport. Cette connaissance des flux entrants est également une obligation réglementaire pour l’exploitant découlant de l’arrêté des installations de préparation de CSR en vue de leur utilisation dans une installation relevant de la rubrique 2971 du 23 mai 2016. En effet l’arrêté prévoit la réalisation d’une caractérisation matière annuelle des flux entrants notamment afin de s’assurer que des flux de déchets valorisables sous forme matière ne sont pas détournés. Il est proposé dans le protocole le recours à des certificats d’acceptation préalable incluant une caractérisation annuelle sur le modèle mis en place pour les unités d’enfouissement. Cette étape permet à l’exploitant d’alimenter le rapport qu’il doit annuellement à l’ADEME sur la nature des déchets utilisés pour préparer des CSR et l’absence de débouchés dans les conditions technico-économiques du moment (art 7-II de l’arrêté type 2971 préparation). Ce contrôle nécessite un échantillonnage et un tri manuel qui peuvent à moindre frais supplémentaire améliorer la connaissance des flux entrants concernant leur contenu renouvelable. Ce contrôle est problématique pour les installations comportant un process de tri matière et de préparation de CSR à réception unique et process imbriqués, à l’image des centres de tri à haute performance (CTHP).

4

Centres de tri collecte

sélective

Centres de tri/transfert

de DAE

Industriels producteurs

de déchets non valorisables

Unité de

préparation de CSR 2971

Centres de tri collecte

sélective

Centres de tri/transfert

de DAE

Industriels producteurs

de déchets non valorisables

Unité de

préparation de CSR 2971

Unité de co-

incinération ou gazéification de

CSR 2971

Fumées

Chaleur

Electricité

Cendres

Etc….

Refus

Refus

Autres

approvisionneursde combustibles

Etape 2 : Justification du contenu

biogénique pour la

« commercialisation » du CSR

Etape 1 : Justification

« réglementaire » de la non

recyclabilité des déchets utilisés

Etape 3 :

Justification de la

part renouvelable

de la chaleur et/ou

électricité produite

Gaz

Juin 2016


Etape 2 : La réalisation d’analyse à cette étape répond le plus souvent à une contractualisation entre le préparateur de CSR et l’utilisateur, cahier des charges qui fixe des exigences spécifiques définies par un client. Le protocole pourra contribuer à ces contractualisations. Outre le respect d’un cahier des charges d’utilisateur, la connaissance des flux à cette étape est aussi une obligation réglementaire. L’arrêté du 23 mai 2016 prévoit :

o dans le cas des unités de préparation la réalisation de 4 à 8 caractérisations chimiques par an, selon que la capacité de production est supérieure ou non à 50t/j.

o pour les installations de production d’énergie it un contrôle visuel à la réception et une analyse de contrôle annuelle par fournisseur et par combustible.

Etape 3 : A cette étape, l’évaluation de la part renouvelable pourrait être exigée par des acteurs de la promotion des énergies renouvelable (ADEME, CRE…) L’arrêté du 23 mai 2016 prescrit des mesures en continu des poussières totales, du COT, du chlorure d’hydrogène, du fluorure d’hydrogène, du dioxyde de soufre, des oxydes d’azote, du monoxyde de carbone, de l’oxygène et de la vapeur d’eau. Il prévoit en sus la réalisation de 2 à 4 campagnes d’analyses annuelles complètes par un organisme externe accrédité. La mesure de la part de CO2 issu de carbone biomasse intéresse les installations soumises à quotas d’émissions de GES. Le règlement européen Règlement (UE) n° 601/2012 du 21/06/12 relatif à la surveillance et à la déclaration des émissions de gaz à effet de serre au titre de la directive 2003/87/CE propose des méthodes de détermination des émissions de GES (méthode par calcul standard appliquant des facteurs d’émissions aux combustibles utilisés, méthode par calcul bilan massique appliquant un facteur d’émission au contenu carbone et méthode par mesure dans les gaz de combustion). Dans le cas de CSR à contenu biomasse variable, la méthode par mesure dans les fumées semble la plus indiquée. Cependant les procédés particuliers tels que les cimenteries qui introduisent dans l’unité de combustion d’autres substances que le combustible ne peuvent pas s’appuyer sur cette méthode.

5.2 Rappel des objectifs pour l’élaboration du protocole

Le protocole a été élaboré avec les objectifs suivants :

Pénaliser économiquement le moins possible la filière CSR. A ce titre, le protocole s’appuie au maximum sur les exigences réglementaires pré-existantes (notamment pour la réalisation des échantillons). Par ailleurs, pour un même MWh produit à partir de CSR, le schéma en tête de chapitre montre que les coûts en étape 2 sont de l’ordre de 2 à 3 fois plus impactants (car plus nombreux) que ceux en étape 3 et que les coûts en étape 1 sont de l’ordre de 10 fois plus impactants. La vigilance sur les coûts est donc particulièrement forte sur les étapes 1 et 2 définies précédemment.

S’inscrire le plus possible dans les exigences de traçabilité due par les installations au titre de la rubrique 2971 et dans la justification du respect de la hiérarchie des modes de traitement décrite par ailleurs.

Répondre le plus possible à la diversité des CID/CSR et des installations de production et d’utilisation,

S’appuyer autant que possible sur les normes et accréditations existantes pour une légitimité du protocole à l’échelle communautaire voire internationale,

Concrétiser la justification quantitative de la part renouvelable de l’énergie produite à partir de CSR pour alimenter les politiques de promotion,

En dernier lieu, permettre à l’ADEME de produire son rapport tri-annuel sur la composition des

CSR, et au ministère de produire son rapport annuel à l’Europe sur la promotion des énergies

renouvelables (informations sur la méthode employée afin d’évaluer la part de déchets

biodégradables sur l’ensemble des déchets utilisés pour la production d’énergie, ainsi que sur

les mesures adoptées en vue d’améliorer et de vérifier ces estimations).

Juin 2016


5.3 Evaluation de la part renouvelable en amont de la préparation de CSR (étape 1)

Détermination de la biomasse à caractère non obligatoire Intérêt pour l’exploitant :

Mieux connaitre ses flux entrants pour ajuster process et/ou recette de formulation,

Améliorer la traçabilité et la qualité de la production

Décliner sa politique commerciale pour la prise en charge des flux de déchets en fonction des avantages intrinsèques de chaque flux, voire créer un intéressement,

Faire porter cette obligation à l’apporteur de déchets dans le cadre de ses démarches d’acceptation préalable

Nourrir le rapport à fournir à l’ADEME chaque année sur la composition des flux entrants et le respect de la hiérarchie des modes de traitement

Intérêt pour l’ADEME et les ministères de tutelles

Mieux connaitre les flux composant les CSR Limites et points de vigilance :

Les flux entrants peuvent être extrêmement variables en terme de nature, granulométrie et composition (depuis des flux issus de tri d’encombrants ou de déchets du bâtiment de plusieurs mètres jusqu’à des flux déjà broyés avec une granulométrie de quelques centimètres).

Les sites intégrant un process de valorisation matière et un process de préparation de CSR imbriqués ne pourront appréhender directement la composition du flux dirigée vers la préparation de CSR.

5.3.1 Méthode recommandée :

Décomposer le flux massique selon les 14 classes du tableau de la norme NF EN 15440 annexe B (cf tableau 9). Cette décomposition reste simple et permet par ailleurs une approche normalisée du contenu biomasse, bien qu’approximative et exprimée en masse uniquement.

Pour les flux à granulométrie très importante : il est très difficile voire impossible de constituer un échantillon représentatif puis de le trier sans mobiliser des moyens très importants (aire de stockage et de tri, pelle mécanique, caissons et pont bascule gros porteurs…). Nous préconisons de procéder par une estimation volumique visuelle de chaque famille lors d’un grand nombre de livraisons au moment de leur déchargement, couplé à un calcul basé sur la densité de chaque classe. L’erreur générée par cette approche sera réduite par le fait qu’on observe une grande partie, la majorité voire la totalité du flux.

Flux à granulométrie moyenne (de l’ordre de 5 à 300 mm) : constituer un échantillon représentatif selon la norme NF EN 15442. Le lot sera constitué d’un ou plusieurs véhicules de livraison. Procéder au tri manuel et à la pesée conformément à la NF EN 15440 annexe B.

Juin 2016


5.3.2 Approche du coût de la mesure

Hypothèses :

unité de préparation collectant 30 000 t/an de déchets entrants sur la base de 10 apporteurs (flux) distincts de granulométrie moyenne (valeurs arbitraires pour l’exemple).

Génère un flux de 25 000 t/an de CSR avec un PCI de l’ordre de 15 000 kJ/kg utilisé avec un rendement thermique de 85%

Investissement : un dessiccateur, une balance de précision, une table de tri manuelle 10 mm et récipient associés : 10 000 € TTC amorti sur 7 ans à 5%

Tri sur une zone provisoire à l’abri des intempéries : sans frais

Temps d’échantillonnage (prélèvement et quartage) : 4h/échantillon.

Temps de tri manuel et pesée des 14 fractions d’un échantillon : 4h/échantillon

Cout ETP opérateur : 50 k€/an charge comprise

Encadrement démarche qualité et reporting : 3 000 €/an Ordre de grandeur du cout estimé :

750 € par échantillon (ou par apporteur et par an)

7 500 € par an et par unité de préparation de CSR

0,30 €/t de CSR

0,085 €/MWhthermique Produit

Juin 2016


5.4 Evaluation de la part renouvelable sur le CSR produit (étape 2)

Détermination de la biomasse à caractère non obligatoire Intérêt pour l’exploitant :

Mieux connaitre ses flux sortants pour ajuster process et/ou recette de formulation,

Améliorer la traçabilité et la qualité de la production

Valoriser commercialement le contenu « énergie renouvelable » des CSR produits,

Fournir à ses clients une justification du contenu biomasse de leur plan d’approvisionnement pour éventuellement leur éviter une justification par analyse des fumées,

Intérêt pour l’ADEME et les ministères de tutelles

Connaitre la part renouvelable des combustibles utilisés en aval d’une unité de préparation de CSR

Limites et points de vigilance :

L’échantillonnage peut être complexe et nécessite une grande vigilance dans sa mise en œuvre pour qu’il reste représentatif

La part de la biomasse est exprimée en % en masse (pas en teneur en carbone et pas en fraction énergétique ce qui complique grandement le protocole). Cette part en masse peut ne pas intéresser l’utilisateur final et les financeurs qui préféreront une expression en % énergétique. Une table de conversion masse/PCI devra alors être associée à la contractualisation

La reconnaissance visuelle de flux ayant transité par un process complexe peut être délicate ou en tout cas laborieuse (exemple du « fluff » : petits morceaux de quelques mm, coloration grise uniforme, texture altérée…)

5.4.1 Méthode recommandée :

Il est proposé une combinaison des méthodes par tri manuel et par dissolution sélective, qui semblent les seules méthodes normalisée adaptées au stade de la production. En effet le tri manuel seul n’est pas adapté aux CSR fins exigés par les cimentiers et les unités de combustion en lits fluidisés, pour lesquels la fraction inférieure à 10 mm peut être non négligeable, d’où le protocole couplant dissolution sélective et tri manuel pour réduire l’incertitude liée à un taux de biomasse par défaut à 50 % sur la fraction fine dans la méthode tri manuel seule. Elle se limite de fait à une expression de la biomasse en % en masse (on renonce à la recherche de la teneur en carbone et de la fraction énergétique qui compliqueraient grandement le protocole). L’échantillonnage n’est pas réalisé conformément à la NF EN 15442 (qui exigerait la réalisation d’un échantillon par lot de 1500 tonnes produites) mais se limite aux 4 ou 8 échantillons imposés par l’arrêté type pour les unités de préparation ICPE 2971.

5.4.2 Alternatives possibles

Il est possible de pousser le tri manuel à la fraction supérieure à 5 mm au lieu de 10 mm pour éviter de recourir à la dissolution sélective Pour des CSR de granulométries faibles et homogènes conduisant à des volumes d’échantillons réduits (typiquement fluff de cimenterie), il pourra être préféré la méthode par carbone 14 (Annexe C de la NF 15440) qui peut s’avérer plus économique qu’une opération de tri manuel et donnera un résultat en % énergétique. Dans ce cas une grande vigilance devra être apportée à la capacité du laboratoire à réaliser une préparation de l’échantillon (quartage et broyage selon la NF 15443) pour maintenir la représentativité en passant d’un échantillon de l’ordre de 10 kg à un échantillon de quelques grammes à granulométrie très faible (< 1 mm).

Juin 2016


Illustration 13 : Schéma du protocole proposé sur un CSR fini


Hypothèses :

unité de préparation de capacité inférieure à 50 t/j produisant 25 000 t/an de CSR avec un PCI de l’ordre de 15 000 kJ/kg utilisé avec un rendement thermique de 85 %

Investissement : un dessicateur, une balance de précision, une table de tri manuelle 10 mm et récipient associés : 10 000 € TTC amorti sur 7 ans à 5%

Tri sur une zone provisoire à l’abri des intempéries : sans frais

Temps d’échantillonnage (prélèvement et quartage) : 4 h/échantillon.

Temps de tri manuel et pesée des 14 fractions d’un échantillon : 4 h/échantillon

Cout ETP opérateur : 50 k€/an charge comprise

Sous-traitance analyse par dissolution à un laboratoire extérieur : de l’ordre de 500 €/analyse

Encadrement démarche qualité et reporting : 3 000 €/an Ordre de grandeur du cout estimé :

1 500 € par échantillon

6 000 € par an et par unité de préparation de CSR (4 échantillons imposés avec une installation de moins de 50 t/j))

0,24 €/t de CSR

0,068 €/MWhthermique

Une partie de ce cout peut être imputé à une réponse à une obligation réglementaire prévue par ailleurs (échantillonnage).

15

Echantillon représentatif

NF EN 15442

Criblage

10 mm

supérieur à 10 mmInférieurà 10 mm

Indésirables

> 5 ou10%

Le tri manuel suffit

(Annexe B)

Poids < 5%NON OUI

Accord entre les parties

OUI

Broyage < 1mm et

2 prises 5 g

NON

Analysepar dissolution

sélective et expression teneur en masse

NF 15440 Annexe A

Analysepar tri manuel

(14 catégories)NF 15440 Annexe B

Recomposition de la

teneur en biomasse en masse de l’échantillon

Juin 2016


5.5 Evaluation de la part renouvelable de l’énergie produite à partir de CSR (étape 3)

Détermination de la biomasse potentiellement à caractère obligatoire du fait de la réglementation quotas GES (pour les installations concernées) et du fait des exigences des instances de promotion des énergies renouvelable dans leurs futures politiques de soutien. Intérêt pour l’exploitant de l’unité de combustion :

Justifier de manière simple et consolidée de la part biomasse de l’ensemble du mix énergétique des différents combustibles utilisés,

Fournir à ses partenaires (politique DD) une justification du contenu biomasse de l’énergie utilisée sur le site

Intérêt pour l’ADEME, les instances de soutien aux ENR et les ministères de tutelles

Connaitre et contrôler la part renouvelable des combustibles utilisés dans l’unité de combustion/gazéification de CSR de manière fiable, consolidée et actualisée

Limites et points de vigilance :

Le protocole proposé ne permet pas un contrôle flux par flux du contenu biomasse.

La norme s’appuie sur des définitions de la biomasse qui ne sont pas les définitions réglementaires actuellement en vigueur. Les matériaux d’origine partiellement fossile mais biodégradables ne seront pas pris en compte dans le résultat alors même qu’ils répondent formellement à la définition réglementaire de l’énergie renouvelable

Les procédés particuliers tels que les cimenteries qui introduisent dans l’unité de combustion d’autres substances que le combustible ne peuvent pas s’appuyer sur cette méthode

Cette méthode ne sera pas adaptée à la production gaz de synthèse partiellement renouvelable injecté au réseau

La réalisation d’un échantillon annuel sur chaque flux de CSR en entrée d’installation de co-incinération reste nécessaire pour respecter l’arrêté 2971 production de chaleur et électricité à partir de CSR

5.5.1 Méthode recommandée

Il est proposé l’application de la méthode par datation au carbone 14 du dioxyde de carbone des fumées (NF 15440 annexe C). La fréquence d’analyse est alignée sur l’exigence du tableau en annexe VII du règlement européen Règlement (UE) n° 601/2012 du 21/06/12, soit une analyse tous les 10000 tonnes de combustibles et au moins 4 fois par an pour les déchets prétraités :

5.5.2 Alternatives possibles

Dans les cas limites ci-dessus et pour des CSR de granulométrie faible et homogènes conduisant à des volumes d’échantillons réduits (typiquement fluff de cimenterie), il pourra être préféré la méthode par carbone 14 sur combustible solide (Annexe C de la NF 15440) qui donnera elle-aussi un résultat en % énergétique. Là-encore, une grande vigilance devra être apportée à la capacité du laboratoire à réaliser une préparation de l’échantillon (quartage et broyage selon la NF 15443) pour maintenir la représentativité en passant d’un échantillon de l’ordre de 10 kg à un échantillon de quelques grammes à granulométrie très faible (< 1 mm).

Juin 2016


Combustible/matière Fréquence minimale des analyses

Gaz naturel Au moins hebdomadaire

Autres gaz, en particulier gaz de synthèse et gaz de procédé, tels que mélange de gaz de raffinerie, gaz de cokerie, gaz de haut fourneau et gaz de convertisseur

Au moins journalière, selon des procédures appropriées aux différents moments de la journée

Fioul (par exemple, fioul léger, moyen ou lourd, bitume) Toutes les 20 000 tonnes de fioul et au moins six fois par an

Charbon, charbon cokéfiable, coke de pétrole, tourbe Toutes les 20 000 tonnes de fioul/matière et au moins six fois par an

Autres combustibles Toutes les 10 000 tonnes de combustibles et au moins quatre fois par an

Déchets solides non traités (déchets fossiles purs ou mélange de déchets issus de la biomasse et de déchets fossiles)

Toutes les 5 000 tonnes de déchets et au moins quatre fois par an

Déchets liquides, déchets solides prétraités Toutes les 10 000 tonnes de déchets et au moins quatre fois par an

Minéraux carbonés (y compris calcaire et dolomite) Toutes les 50 000 tonnes, et au moins quatre fois par an

Argiles et schistes Quantités de matières correspondant à 50 000 tonnes de CO2 et au moins quatre fois par an

Autres matières (produit primaire, intermédiaire ou final) Selon le type de matière et la variation, quantités de matières correspondant à 50 000 tonnes de CO2 et au moins quatre fois par an

Tableau 13 : Tableau de l’annexe VII du règlement européen n°601/2012

Règlement (UE) n° 601/2012 du 21 juin 2012 relatif à la surveillance et à la déclaration des émissions de gaz à effet de serre au titre de la directive 2003/87/CE


Hypothèses :

Unité de combustion de CSR utilisant 50 000 t/an de CSR avec un PCI de l’ordre de 15 000 kJ/kg utilisé avec un rendement thermique de 85% (valeurs arbitraires pour l’exemple)

Investissement : adaptation de la plateforme de mesure au prélèvement de gaz en vue d’une analyse C14 : 15 000 € amorti sur 7 ans à 5%

Sous-traitance analyse par dissolution à un laboratoire extérieur : 750 €/analyse

Encadrement démarche qualité et reporting : 3000 €/an Ordre de grandeur du cout estimé :

1200 € par échantillon

6000 € par an et par unité de combustion de CSR

0,12 €/t de CSR

0,034 €/MWhthermique

Juin 2016


6. Vérification que les combustibles issus de déchets ne contiennent pas de composants valorisables sous forme de matière

6.1 Rappel du cadre réglementaire

6.1.1 Loi de transition énergétique et pour la croissance verte

L’article 70 de la LTEPCV précise : « Assurer la valorisation énergétique des déchets qui ne peuvent être recyclés en l’état des techniques disponibles et qui résultent d’une collecte séparée ou d’une opération de tri réalisée dans une installation prévue à cet effet. Dans ce cadre, la préparation et la valorisation de combustibles solides de récupération font l’objet d’un cadre réglementaire adapté. Afin de ne pas se faire au détriment de la prévention ou de la valorisation sous forme de matière, la valorisation énergétique réalisée à partir de combustibles solides de récupération doit être pratiquée soit dans des installations de production de chaleur ou d’électricité intégrées dans un procédé industriel de fabrication, soit dans des installations ayant pour finalité la production de chaleur ou d’électricité, présentant des capacités de production de chaleur ou d’électricité dimensionnées au regard d’un besoin local et étant conçues de manière à être facilement adaptables pour brûler de la biomasse ou, à terme, d’autres combustibles afin de ne pas être dépendantes d’une alimentation en déchets. L'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie remet tous les trois ans un rapport au Gouvernement sur la composition des combustibles solides de récupération et sur les pistes de substitution et d'évolution des techniques de tri et de recyclage» On peut déduire de ce texte que le caractère recyclable de tout ou partie d’un déchet est évolutif dans le temps en relation aux meilleures techniques disponibles. Le caractère recyclable se juge en amont de la préparation du CSR, après une opération de tri ou de collecte séparée. Cette notion de meilleures techniques disponibles (MTD) est devenue courante dans les procédures ICPE. L’examen de la recyclabilité en amont de la préparation en CSR est fondé et elle ferme la porte à un protocole s’appliquant sur un combustible fini.

6.1.2 Rubrique ICPE 2971

Par le décret n° 2016-630 du 19 mai 2016 (paru le 21 mai 2016), il existe désormais une définition réglementaire du CSR : Art. R. 541-8-1. - Un combustible solide de récupération est un déchet non dangereux solide, composé de déchets qui ont été triés de manière à en extraire la fraction valorisable sous forme de matière dans les conditions technico-économiques du moment, préparé pour être utilisé comme combustible dans une installation relevant de la rubrique 2971 de la nomenclature des installations classées pour la protection de l'environnement. Reste un combustible solide de récupération, celui auquel sont associés des combustibles autorisés au B de la rubrique 2910. Un arrêté du ministre chargé de l'environnement fixe les caractéristiques de ces combustibles, la liste des installations où ils peuvent être préparés ainsi que les obligations auxquelles les exploitants de ces dernières installations sont soumis en vue de garantir la conformité des combustibles préparés à ces caractéristiques. Le décret apporte avec un critère supplémentaire de faisabilité économique et exclut les déchets ayant fait l’objet d’une collecte sélective simple (sans passage par un centre de tri). Il impose le passage dans une unité de tri en amont de la préparation (un CSR pourrait cependant être obtenu par une simple action de tri à la source comme le prévoit la loi). La faisabilité économique est à démontrer en lien avec l’existence ou non d’un marché. Or les marchés ont des niveaux de prix fluctuants, et certaines installations de tri-préparation de CSR orientent leur production en valorisation matière ou énergétique selon leurs niveaux de prix respectifs de mois en mois : cette justification est délicate.

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6.1.3 Arrêtés type de la rubrique 2971

« L’exploitant justifie dans un rapport annuel de l’absence de marché permettant une valorisation matière. Ce rapport est tenu à la disposition de l’inspection de l’environnement, spécialité inspection des installations classées et transmis à l’ADEME avant le 31 mars de l’année suivante. »

6.1.4 Directive 2008/98/CE du 19/11/2008

Les articles 3 et 4 de la directive 2008/98/CE ont été transcrits par ordonnance dans l’article L541 du code de l’environnement et précisent la hiérarchie des modes de traitement :

Illustration 14 : Synthèse de la hiérarchie des modes de traitement Des dérogations sont possibles et prévues dans la directive : « Lorsque les évaluations du cycle de vie et les analyses de coûts-bénéfices indiquent clairement qu'une autre possibilité de traitement offre un meilleur résultat pour un flux de déchet spécifique, les États membres peuvent s'écarter des priorités établies au paragraphe 2. Ces évaluations et analyses sont rendues publiques et passées en revue par des organes scientifiques indépendants. Des consultations sont entreprises afin d'assurer une procédure complète et transparente, notamment par implication des parties concernées et de la population. Si nécessaire, la Commission établit les lignes directrices relatives à l'application de telles évaluations et analyses. » L’étude RECORD de Juillet 2013 « Hiérarchie des modes de gestion des déchets dans la réglementation analyse critique et possibilités de dérogation » a passé en revue l’état de la transposition de la directive dans différents états membres, et souligne la dérogation sollicitée par l’Allemagne. KrWG prévoit en effet des dérogations sous certaines conditions : la valorisation n’est pas prioritaire si c’est techniquement infaisable, économiquement déraisonnable ou socialement inacceptable (associé à la perte d’emplois). Notamment, une dérogation à la priorité du recyclage sur la valorisation énergétique est accordée, si le PCI déchet est égal ou dépasse 11.000 kJ/kg. Dans ce cas, la valorisation énergétique est considérée équivalente au recyclage sur le plan environnemental. Les déchets qui ont un PCI de 11,000 kJ/kg ou plus, incluent entre autres : les déchets plastiques (18,000 - 36,500kJ/kg), les déchets papiers et cartons (11,400 – 14,100 kJ/kg), les textiles (11,100 – 13,100 kJ/kg), les moquettes et les tapis, les déchets industriels assimilés aux déchets municipaux (11,200 – 11,800 kJ/kg), les déchets encombrants (10,500 – 16,800 kJ/kg) et les déchets de bois (ex. palettes, caisses etc., (13,500 – 14,600 kJ/kg). En France, il n’existe pas de dérogation à l’échelle nationale. Certains plans départementaux peuvent prévoir des dérogations compte tenu de flux ou d’installations spécifiques sur le territoire et du maintien d’une gestion de proximité.

Prévention

Recyclage(Toute opération de valorisation par laquelle les déchets sont retraités en produits, matières ou substances aux fins de leur fonction initiale ou à d’autres fins. Cela inclut le retraitement des

matières organiques, mais n’inclut pas la valorisation énergétique, la conversion pour l’utilisation

comme combustible ou pour les opérations de remblayage)

Préparation en vue du réemploi(Toute opération par laquelle des produits ou des composants qui ne sont pas des déchets sont

utilisés de nouveau pour un usage identique à celui pour lequel ils avaient été conçus)

Autre Valorisation, notamment valorisation énergétique(Valorisation : toute opération dont le résultat principal est que des déchets servent à des fins

utiles en remplaçant d’autres matières qui auraient été utilisées à une fin particulière, ou que des déchets soient préparés pour être utilisés à cette fin, dans l’usine ou dans l’ensemble de

l’économie. L’annexe II énumère une liste non exhaustive d’opérations de valorisation)

Elimination(Toute opération qui n’est pas de la valorisation même lorsque ladite opération a comme

conséquence secondaire la récupération de substances ou d’énergie. L’annexe I énumère une liste non exhaustive d’opérations d’élimination)

Produits

Déchets Va

lori

sa

tio

n

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6.2 Proposition de modalités de contrôle du respect de la hiérarchie des modes de traitement

Sur proposition du consortium en charge de l’étude et après ajustement avec les membres du comité de pilotage, il est proposé un protocole inspiré de la démarche précédemment mise en place pour les déchets ultimes admissibles en installation de stockage. Pour mémoire concernant les déchets ultimes :

Le deuxième alinéa de l'article L. 541-24 du Code de l'Environnement prévoyait (abrogé depuis) qu'à compter du 1er juillet 2002, seuls les déchets ultimes peuvent être admis en installation de stockage

Est réputé ultime, selon la loi, tout déchet qui « n'est plus susceptible d'être traité dans les conditions techniques et économiques du moment, notamment par extraction de la part valorisable ou par réduction de son caractère polluant ou dangereux »

le caractère ultime d'un déchet s'apprécie au regard du système global de collecte et de traitement, mais ne peut s'estimer à l'entrée d'une décharge.

Les propositions pratiques sont également inspirées de l’arrêté du 15 février 2016 relatif aux installations de stockage de déchets non dangereux. Le contrôle du respect de la hiérarchie des modes de traitement est réalisé en 3 étapes :

Etape n° 1 : Demande d’autorisation L’exploitant doit justifier du respect des obligations en terme de déchets admissibles et interdits, et notamment du caractère non recyclable des déchets admis sur son installation de préparation de CSR dans le cadre de son Dossier de Demande d’Autorisation d’Exploiter au titre des ICPE pour la rubrique 2971, justifiant par ailleurs sa capacité de traitement. Cette justification porte sur une analyse du contexte local en lien avec la planification départementale ou régionale de la gestion des déchets. Elle porte sur :

l’origine géographique et la nature des déchets envisagés, et leurs destinations actuelles et futures,

le rappel des orientations européennes, nationales, régionales et départementales,

les implications de ces orientations pour l’unité considérée,

les débouchés énergétiques envisagés,

la réversibilité vers d’autres combustibles,

et enfin la conformité de l’installation en terme de situation géographique, de déchets réceptionnés et de capacités de traitement.

La notice du décret du 19 mai 2016 créant la rubrique 2971 comprend une indication qui n'est pas présente dans le corps même du décret : "Ces installations devront répondre à une demande locale pour justifier de la capacité de l'installation." Cette exigence, dont le respect devra donc être démontré dans le dossier de demande d'autorisation, est mentionnée à l'article L.541-1 du code de l'environnement : "Afin de ne pas se faire au détriment de la prévention ou de la valorisation sous forme de matière, la valorisation énergétique réalisée à partir de combustibles solides de récupération doit être pratiquée soit dans des installations de production de chaleur ou d'électricité intégrées dans un procédé industriel de fabrication, soit dans des installations ayant pour finalité la production de chaleur ou d'électricité, présentant des capacités de production de chaleur ou d'électricité dimensionnées au regard d'un besoin local." Elle est retranscrite par les services instructeurs après enquête publique, enquête administrative et avis du CODERST dans l’arrêté préfectoral d’autorisation d’exploiter.

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Focus planification de la gestion des déchets : La plupart des plans actuellement en vigueur ne mentionnent pas les unités de co-incinération, auxquelles les installations de la rubrique 2971 pourraient être rattachées. A priori le plan n’est pas opposable à ces installations, c’est à dire que l’absence de mentions spécifiques ne vaut pas interdiction de création, à l’exemple des cimenteries. Certains plans prévoient cependant des restrictions spécifiques et des possibilités de dérogation, à l‘image du PREDMA IdF. Le décret n°2016-811 du 17 juin 2016 relatif au plan régional de prévention et de gestion des déchets mentionne explicitement dans son périmètre les déchets utilisés dans les installations de production d’énergie (art R541-15). Il comprend un plan régional d’action en faveur de l’économie circulaire (art R541-16). Il y aura intérêt à ce que les capacités attendues pour les installations sous la rubrique 2971 soient précisées et clairement différenciées des capacités d’incinération pour limiter les incertitudes juridiques et affirmer la légitimité de ces installations.

Etape n°2 : Caractérisation de base et certificat d’acceptation préalable L’exploitant s’assure du respect des clauses de son arrêté préfectoral en les reportant dans un « certificat d’acceptation préalable » à chacun de ses « apporteurs » de déchets. Il est établi sur la base d’une attestation du producteur justifiant a minima, pour les déchets non dangereux ultimes, d'une opération préalable de collecte séparée ou de tri en vue d'une valorisation matière. Le producteur ou le détenteur du déchet fait procéder à la caractérisation de base du déchet, définie ci-dessous, puis, et au plus tard un an après la réalisation de la caractérisation de base, à la vérification de la conformité. Cette vérification de la conformité est donc renouvelée au moins une fois par an. Un déchet n'est admis dans l’installation de préparation de CSR qu'après délivrance par l'exploitant au producteur ou au détenteur du déchet d'un certificat d'acceptation préalable. Ce certificat est établi au vu des résultats de la caractérisation de base et, si celle-ci a été réalisée il y a plus d'un an, de la vérification de la conformité. Le certificat est donc renouvelé tous les ans. Pour les installations de préparation de CSR intégrée dans une installation de tri en vue d’une valorisation matière, réceptionnant des déchets en vue d’une valorisation matière, cette disposition est évidemment caduque.

Caractérisation de base

La caractérisation de base est la première étape de la procédure d'admission ; elle consiste à caractériser globalement le déchet en rassemblant toutes les informations destinées à montrer qu'il remplit les critères correspondant à la préparation de CSR. La caractérisation de base est exigée pour chaque type de déchets. S'il ne s'agit pas d'un déchet produit dans le cadre d'un même processus, chaque lot de déchets devra faire l'objet d'une caractérisation de base. a) Informations à fournir : - source et origine du déchet ; - attestation produite par le producteur justifiant pour les déchets non dangereux résiduels d'une opération préalable de collecte sélective ou de tri en vue d'une valorisation matière et de l’absence de filière de valorisation matière pertinente pour le flux à préparer en CSR ; - informations concernant le processus de production du déchet (description et caractéristiques des matières premières et des produits) ; - données concernant la composition du déchet ; - apparence du déchet (odeur, couleur, apparence physique) ; - code du déchet conformément à l'annexe II de l'article R. 541-8 du code de l'environnement ; - au besoin, précautions supplémentaires à prendre au niveau de l'installation de préparation.

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b) Essais à réaliser : Les tests et analyses relatifs à la caractérisation de base peuvent être réalisés par le producteur du déchet, l'exploitant de l'installation de préparation ou tout laboratoire compétent. Les essais à réaliser sont définis par l’exploitant en fonction des contraintes de son arrêté préfectoral d’autorisation, des exigences de son process et pour le CSR final. Ils comprennent a minima une caractérisation matière prévue à l’article 7 de l’arrêté préparation 2971, qui pourrait s’effectuer selon les classes définies à NF EN 15440 annexe B complété par un essai par dissolution sélective en cas notamment de produits de faible granulométrie.

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Etape n° 3 : Vérification de la conformité et traçabilité Pour être admis sur l’installation les déchets satisfont :

à la procédure d'acceptation préalable visée ci-dessus,

au contrôle à l'arrivée sur le site. Lors de l'arrivée des déchets sur le site, l'exploitant :

vérifie l'existence d'un certificat d'acceptation préalable en cours de validité ;

réalise un contrôle visuel lors de l'admission sur site ou lors du déchargement, pour vérifier la conformité des déchets livrés aux informations du certificat d’acceptation préalable ;

délivre un accusé de réception écrit pour chaque livraison admise sur le site. Ces éléments alimentent le registre des admissions des déchets.

Le registre de suivi des déchets (RSD)

Les exploitants des installations de transit, de regroupement ou de traitement de déchets doivent tenir à jour un registre retraçant par ordre chronologique les opérations relatives à la gestion des déchets (Article R 541-43 du Code de l'environnement). Ce registre doit être tenu à disposition du service d'inspection des installations classées. (Article R 541-78). Les éléments minimum devant être insérés dans le registre sont les suivants : •la date de réception, d’expédition, d’enlèvement ou du traitement du déchet ; •la nature du déchet (code du déchet au regard de la nomenclature définie à l'article R. 541-8 du code de l'environnement) ; •la quantité du déchet ; •le nom et l'adresse de l'installation expéditrice des déchets ou vers laquelle le déchet est expédié ou de la personne ayant pris possession des substances ayant cessé d’être des déchets •le nom et l'adresse du ou des transporteurs, ainsi que leur numéro de récépissé ; •le numéro du ou des bordereaux de suivi de déchets ; •le numéro de notification prévu par le règlement du 14 juin 2006 sur le transfert des déchets, concernant les informations relatives à l'expédition ; •le code du traitement qui va être opéré (sauf pour les transporteurs, collecteurs). (Arrêté du 29 février 2012 fixant le contenu des registres mentionnés aux articles R. 541-43 et R. 541-46 du code de l'environnement, JO du 9 mars 2012) Depuis le 1er juin 2015, le règlement (CE) n° 1272/2008/CE (dit CLP) relatif à la classification, à l'étiquetage et à l'emballage des substances et des mélanges vient notamment harmoniser les terminologies utilisées. Certaines rubriques de la nomenclature déchet peuvent être impactées. Les registres de suivi des déchets sont conservés pendant au moins trois ans (Article R 541-43 du Code de l'environnement).

En cas de non-présentation d'un des documents requis ou de non-conformité du déchet reçu avec le déchet annoncé, l'exploitant informe sans délai le producteur. Le chargement est alors refusé, en partie ou en totalité. Pour les déchets réceptionnés par un producteur de déchets également exploitant de l’unité de préparation de CSR, et dans la mesure où il dispose d'une procédure interne de gestion de la qualité dans la gestion de ses déchets, cette vérification peut s'effectuer au point de départ des déchets et les documents requis peuvent ne pas être exigés.

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Il est interdit de procéder à une dilution ou à un mélange des déchets dans le seul but de satisfaire aux critères d'admission des déchets. L’exploitant produit chaque année le rapport prévu dans l’arrêté type 2971 à remettre à l’ADEME, sur la base des clauses de son arrêté préfectoral, avec un bilan des tonnages ou volumes par apporteurs de l’année passée issus de la consolidation des certificats d’acceptation préalables actualisés, précisant a minima les flux massiques annuels des déchets selon les classes de la NF 15440 annexe B. Pour les installations de préparation de CSR intégrée dans une installation de tri en vue d’une valorisation matière, réceptionnant des déchets en vue d’une valorisation matière, cette disposition est là-encore inutile. L’exploitant justifie annuellement du respect des performances de valorisation matière de son installation en lien avec le process et les performances décrites dans son DDAE au titre du rapport annuel concernant la composition des déchets utilisés qu’il doit adresser à l’ADEME.

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Références bibliographiques

Les normes indispensables

NF EN 15357 : 2011 – Combustibles solides de récupération : terminologie, définitions et descriptions

NF EN 15359 : 2011 – Combustibles solides de récupération : Spécifications et classes

NF EN 15440 Aout 2011 « Méthode de détermination de la teneur en biomasse » (et notamment ses annexes A, B et C)

NF EN 15442 Aout 2011 « Méthodes d’échantillonnage »

NF EN ISO 13833 Mai 2013 « Emissions de sources fixes-Détermination du rapport du dioxyde de carbone de la biomasse (biogénique) et des dérivés fossiles-Echantillonnage et détermination du radiocarbone »

ASTM D6866 : “Standard test methods for determining the biobased content of solid, liquid and gaseous samples using radiocarbon analysis” (2012)

CEN/TR 14980 : “Solid recovered fuels - Report on relative difference between biodegradable and biogenic fractions of SRF” (2004)

FD CEN/TR 14980 : 2006 - Combustibles solides de récupération : rapport portant sur la différence relative entre les fractions biodégradable et biogène des combustibles solides de récupération

Les principales références réglementaires

Directive 2009/28/CE du 23 avril 2009 relative à la promotion de l’utilisation de l’énergie produite à partir de sources renouvelables

Directive 2008/98/CE du 19 novembre 2008 relative aux déchets

Règlement (UE) n° 601/2012 du 21 juin 2012 relatif à la surveillance et à la déclaration des émissions de gaz à effet de serre au titre de la directive 2003/87/CE

Loi n°2015-992 du 17 aout 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte (LTEPCV)

Décret n°2016-630 du 19 mai 2016 modifiant la nomenclature des installations classées pour la protection de l’environnement (création de la rubrique 2971)

Arrêté du 23 mai 2016 relatif à la préparation des combustibles solides de récupération en vue de leur utilisation dans des installations relevant de la rubrique 2971

Arrêté du 23 mai 2016 relatif aux installations de production de chaleur et/ou d’électricité à partir de déchets non dangereux préparés sous forme de combustibles solides de récupération dans des installations prévues à cet effet associés ou non à un autre combustible et relevant de la rubrique 2971

Directive 2010/75/UE du Parlement Européen et du Conseil du 24 novembre 2010 relative aux émissions industrielles (prévention et réduction intégrées de la pollution)

Les études ADEME

FEDEREC et COMPTE R – Décembre 2015 – « Combustibles Solides de Récupération : Caractérisation et évaluation de leurs performances en combustion », 91 pages

ADEME-FCBA- Avril 2015 – « Evaluation du gisement de déchets bois et son positionnement dans la filière bois/bois énergie, 19 pages

FNCC Michel Nougaret – Février 2014 – « Etude de faisabilité pour l’utilisation des refus des unités de tri-compostage des ordures ménagères résiduelles comme combustibles Solides de Récupération (CSR) – 24 pages

BIO IS et INDDIGO – Aout 2012 – « Etat de l’art de la production et de l’utilisation de combustibles solides de récupération » - 73 pages

Autres études

RECORD, BIO IS et ECOLOGIC – Juillet 2013 – « Hiérarchie des modes de gestion des déchets dans la réglementation analyse critique et possibilités de dérogation », 61 pages

RECORD, R. GOURDON - LAEPSI (INSA de LYON) - « Aide à la définition des déchets dits biodégradables, fermentescibles, méthanisables, compostables », 146 pages

ALIAPUR, Utilisation des pneus usagés comme combustible alternatif, Valeurs de référence et protocole de caractérisation des catégories A, B, C et D, Document de référence 2015, 22 pages

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Index des tableaux et figures

Liste des tableaux

Tableau 1 : Tableau de classification des CSR selon EN 15359 ______________________________________________ 17 Tableau 2 : Caractéristiques des 5 classes de CSR en Allemagne_____________________________________________ 18 Tableau 3 : Spécifications CSR de la norme italienne ______________________________________________________ 19 Tableau 4 : Spécifications CSR de la norme finlandaise ____________________________________________________ 20 Tableau 5 : Niveau de qualité pour les 7 paramètres proposés par FEDEREC ___________________________________ 20 Tableau 6 : Liste des méthodes de détermination de la fraction renouvelable des CSR ___________________________ 23 Tableau 7 : Sélection de la méthode selon NF EN 15440 ___________________________________________________ 27 Tableau 8 : Synthèse de la diffusion des méthodes dans différents pays de l’UE ________________________________ 29 Tableau 9 : classement par catégories de composants pour le tri manuel ______________________________________ 32 Tableau 10 : Caractéristiques des mesures de carbone-14 __________________________________________________ 42 Tableau 11 : Contenus biogéniques et fossiles ___________________________________________________________ 54 Tableau 12 : Pourcentages des différentes fractions de carbone selon les catégories de déchets ___________________ 60 Tableau 13 : Tableau de l’annexe VII du règlement européen n°601/2012 _____________________________________ 78

Liste des figures

Illustration 1: Schéma de classification des CSR en Allemagne ______________________________________________ 17 Illustration 2: Catégorie de CSR selon leurs usages en Allemagne ____________________________________________ 18 Illustration 3: Illustration de la classification FEDEREC _____________________________________________________ 21 Illustration 4: Règles de sélection de la NF EN 15440______________________________________________________ 28 Illustration 5: Mode opératoire pour la méthode par dissolution _____________________________________________ 35 Illustration 6: Schéma de formation du carbone 14 _______________________________________________________ 39 Illustration 7: courbe de variation des concentrations en carbone-14 au cours du dernier siècle (Ciceri, 2009) _________ 40 Illustration 8 : spectromètre de masse avec accélérateur ARTEMIS, dans les locaux du CEA Saclay _________________ 42 Illustration 9: Exemple de dispositif d’échantillonnage pour mesurages stables (NF EN ISO 13833) _________________ 49 Illustration 10 : Système d’équations de bilans masses-énergie avec les données issues du site ____________________ 54 Illustration 11 : Profils des pics thermogravimétriques pour cartons et pins, et organiques et plastiques ______________ 69 Illustration 12 : Schéma de positionnement des différentes étapes du contrôle _________________________________ 71 Illustration 13 : Schéma du protocole proposé sur un CSR fini _______________________________________________ 76 Illustration 14 : Synthèse de la hiérarchie des modes de traitement __________________________________________ 80

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Sigles et acronymes

ADEME Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie

MEEDDAT Précédent acronyme du Ministère de l'Environnement, de l'Énergie et de la Mer, chargé des Relations internationales sur le climat

DGEC Ministère de l'environnement, de l'Énergie et de la Mer, Direction Générale de l’Energie et du Climat

DGPR Ministère de l'environnement, de l'Énergie et de la Mer, Direction Générale de la Prévention des Risques

AMORCE Association au carrefour des collectivités territoriales et des professionnels

FNADE Fédération Nationale des Activités de la Dépollution et de l’Environnement

FEDEREC Fédération Professionnelle des Entreprises du Recyclage

ATILH Association Technique de l'Industrie des Liants Hydrauliques

CEA Commissariat à l’Energie Atomique

ICPE Installation Classée pour la Protection de l’Environnement

BCIAT Appel à projet ADEME Biomasse Chaleur Industrie, Agriculture et Tertiaire

COSEI VID CSR Comité Stratégique de Filières Eco Industrie – Valorisation Industrielle des Déchets – Combustible Solide de Récupération

PPE Programmation Pluriannuelle de l’Energie

INERIS Institut National de l’EnviRonnement Industriel et des RisqueS

AFNOR Agence Française de Normalisation

PUNR Pneu Usagé Non Recyclable

GIEC Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat

FAQ Frequently Asked Question

xB teneur en biomasse en % en poids

xBCAL teneur en biomasse en % en pouvoir calorifique

xBTC teneur en biomasse en % par rapport à la teneur en carbone

PCI Pouvoir calorifique inférieur

PCS Pouvoir calorifique supérieur

pmC Pourcentage de carbone moderne, fraction en masse de carbone ayant une origine biogénique (base 100 avant 1950)

NF Norme Française

CSR Combustible Solide de Récupération

CID Combustible Issu de Déchets

CDD Combustibles Dérivés de Déchets

SRF Solid Recovered Fuel : Combustible de haute qualité ayant subi de nombreuses opérations de préparation pour satisfaire un cahier des charges d’utilisateur

RDF Refuse Derived Fuel: Combustible de basse qualité, assimilable à une fraction des ordures ménagères à haut PCI

UIOM Unité d’Incinération des Ordures Ménagères

TMB Traitement Mécano-Biologique

LTEPCV Loi pour la Transition Energétique Pour la Croissance Verte

TVA Taxe sur la Valeur Ajoutée

IT Italie

AT Autriche

NL Pays bas

SE Suède

UK Royaume Uni

MS Manual Sorting

SDM Selective Dissolution Method

PSM Proportional Scintillation Method

BI Beta Ionization

AMS Accelerated Mass Spectrometry

OFGEM Office of Gas and Electricity Markets

RSD Registre de Suivi des Déchets

DDAE Dossier de Demande d’Autorisation d’Exploiter

DAE Déchets d’Activités Economiques

L’ADEME EN BREF

L'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de

l'Energie (ADEME) participe à la mise en œuvre

des politiques publiques dans les domaines de

l'environnement, de l'énergie et du

développement durable. Elle met ses capacités

d'expertise et de conseil à disposition des

entreprises, des collectivités locales, des

pouvoirs publics et du grand public, afin de leur

permettre de progresser dans leur démarche

environnementale. L’Agence aide en outre au

financement de projets, de la recherche à la

mise en œuvre et ce, dans les domaines

suivants : la gestion des déchets, la préservation

des sols, l'efficacité énergétique et les énergies

renouvelables, la qualité de l'air et la lutte contre

le bruit.

L'ADEME est un établissement public sous la

tutelle conjointe du conjointe du ministère de

l’Environnement, de l’Energie et de la Mer et du

ministère de l'Enseignement supérieur et de la

Recherche.

MÉTHODES ET PROTOCOLES POUR …...ménagers peuvent utiliser la valeur forfaitaire. Les autres...

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