Tour d'horizon des solutions de GMR à travers le...

Tour d'horizon des solutions de GMR à travers le monde

LE GÉNIE EN PREMIÈRE CLASSE ( mais pas servi sur un « plateau d’argent » ) LE GÉNIE EN PREMIÈRE CLASSE

Robert Legros, ing., Ph.D. Laurent Spreutels, Ph.D. Professeur Associé de recherche

Département de génie chimique

Atelier thématique CMM 7 mai 2015

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• Quelles sont les tendances en gestion des matières résiduelles dans le monde?

• Comment ces stratégies de gestion des matières résiduelles correspondent-elles à des changements de paradigme?

• Pourquoi ces tendances convergent-elles de plus en plus?

OBJECTIFS DE LA PRÉSENTATION

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UN PROJET DE CHAIRE EN DÉVELOPPEMENT

Création d’une Chaire de Recherche sur la

Valorisation des Matières Résiduelles Département de génie chimique, Polytechnique Montréal

Membre de l’Institut EDDEC

Partenaire fondateur : Ville de Montréal

Invitations au partenariat en cours

Mandat de la Chaire: • Programmation de recherche adaptée aux problématiques pressantes reliées à la GMR

• Approche axée sur la valorisation des MR dans une perspective d’économie circulaire

• Être un centre d’expertises reconnu dans le domaine de la valorisation et de la GMR

• Historique et évolution des paradigmes

Nuisances ou ressources?

• Stratégies de gestion des matières résiduelles

– Énergie et ressources

– Études de cas à travers le monde

• Grandes tendances et convergence

• Conclusions

PLAN DE LA PRÉSENTATION

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Historique et évolution des paradigmes

Nuisances ou ressources?

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HISTORIQUE ET ÉVOLUTION DES PARADIGMES

Objectifs de la gestion des matières résiduelles (GMR)

1. Hygiène : élimination des déchets peu importe comment et surtout loin des yeux

6




7

Demande globale en énergie

Source : Planetoscope, 2012 (en ligne)




2. Rentabilité spatiale et économique (waste-to-energy) : valorisation énergétique en complément/substitution du charbon

8




2. Rentabilité spaciale et économique (waste-to-energy) : valorisation énergétique en complément/substitution du charbon

9 Source : Institut EDDEC, 2015 (en ligne)

GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES IDÉALE ? L’ÉCONOMIE CIRCULAIRE

10 Source : Institut EDDEC, 2015 (en ligne)




2. Rentabilité économique (waste-to-energy) : valorisation énergétique en complément/substitution du charbon

3. Rentabilité des ressources (waste-to-ressources) : valorisation du maximum de matière contenue dans les matières résiduelles

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Stratégies de gestion des matières résiduelles

12

13

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES

Réduire

Réutiliser

Recycler

Valoriser

Éliminer

La hiérarchie des 3RV-e

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De manière générale, déjà bien implanté

Encore plusieurs défis

à relever

Réduire ou améliorer l’enfouissement :

Valoriser ou stabiliser les matières résiduelles

Pour atteindre ces objectifs, une ou plusieurs des stratégies suivantes peuvent être appliquées :

• Viser le Zéro-déchets • = réduire la quantité de matières résiduelles produite • Exemples : Edmonton (AB), Vancouver (BC)

• Viser le Zéro-enfouissement

• = réduire la quantité de matières résiduelles enfouie • Exemples : Montréal, London (UK)

• Utiliser des instruments financiers • = principe du pollueur-payeur • Taxe pour l’enfouissement ou pour les sacs d’ordures • Subsides pour l’énergie renouvelable produite • Exemples : Vancouver (BC), London (UK)

• Développer des partenariats public-privé (DBB -> DBO, DBOM, DBFOM)

• Sensibiliser et éduquer


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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES LES MATIÈRES ORGANIQUES : PLUSIEURS DÉFIS

Le traitement des matières organiques

• Entre recyclage et valorisation • Se fait dans de nombreux pays depuis longtemps (ex: Europe) • Souvent motivé par le bannissement de l’enfouissement des organiques

• Plusieurs défis demeurent en lien avec les choix à poser

Collecte : 1, 2 ou 3 voies?

Résidus verts

Mélangées avec ordures

Déchets de table

Compostage

Biométhanisation

Sèche ou humide ? …

Valorisation énergétique

Traitement thermique

Gestion du digestat

Gestion de l’eau

Pyrolyse

Gazéification

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES WASTE-TO-ENERGY : VALORISATION ÉNERGÉTIQUE

Source : PPP Canada, 2014 (en ligne)

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES WTE ET MBT

Mechanical and Biological Treatment (MBT)

• Traitement mécanique : tri des

matériaux

• Traitement biologique : stabilisation et/ou séchage biologique

• Souvent combinés : • Récupération des recyclables

• Stabilisation des organiques avant enfouissement ou WTE

• Compostage, digestion anaérobie

• Possibilité de traiter des matières non triées

• Surtout intéressant pour produire des combustibles dérivés de déchets de bonne qualité ou pour stabiliser la matière enfouie

Waste-to-Energy (WTE)

• Traitement thermique

• Extraire de l’énergie des déchets • Réduction volume des déchets

• Récupération d’énergie des déchets solides

• Récupération de minéraux et produits chimiques à réutiliser ou recycler

• Destruction de contaminants

• Combustion conventionnelle, traitements thermiques avancés (gazéification, pyrolyse, waste-to-fuel)

• Surtout intéressant lorsque l’énergie est demandée à proximité (chaleur, électricité)

En Europe, le MBT est une alternative à l’incinération (WTE) qui se répand de plus en plus

• L’Allemagne est un des pays initiateurs du MBT. Dès 2006, plus de 40 installations

• L’Italie et le Royaume-Uni ont également misé sur cette approche

• Plusieurs pays avec forte implantation du WTE se convertissent progressivement : Suisse, Autriche,…

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES MBT: VALORISATION DES RESSOURCES

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES WASTE-TO-ENERGY : VALORISATION ÉNERGÉTIQUE

20

Nombre d’installations WTE par pays

2. Statistics

This section presents a comparison of the waste-to-energy plants in Austria, Belgium, Czech Republic, Denmark, Finland,

France, Germany, Hungary, Ireland, Italy, Netherlands, Norway, Portugal, Slovakia, Spain, Sweden, Switzerland, United

Kingdom and United States. The data for this report has been collected in 2011 and 2012.

2.1 Number of plants and capacity

The total number of waste-to-energy plants in the 18 European countries is 455. In the United States the total number of

waste-to-energy plants is 86. The number of plants divided by country are shown in Figure 1.

Figure 1 Number of plants per country.

0

20

40

60

80

100

120

140

no

. o

f p

lan

ts [

-]

Waste-to-Energy State-of-the-Art-Report, August 2012 © ISWA 2012 Page 3

Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste-to-Energy – State-of-the-Art report » 2012 (en ligne)

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES RAPPEL : AGGLOMÉRATION DE MONTRÉAL (2012)

21

37% récupération

63% enfouissement

18% 4% Source : Ville de Montréal, « Portrait 2012 des matières résiduelles de l’agglomération de Montréal » (en ligne) (en ligne)

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : DÉCHARGES ET ENFOUISSEMENT

22

Source : Waste Atlas, 2015 (en ligne) (en ligne)

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : WTE

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : MBT

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : TRAITEMENT BIOLOGIQUE

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : JAPON, CORÉE DU SUD ET CHINE

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : AMERIQUE DU NORD

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : EUROPE

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : WTE ET PRIX DE L’ÉNERGIE

29

Sources : Waste Atlas, 2015 (en ligne); NuclearInfo.net, 2015 (en ligne) (en ligne)

Répartition des centrales nucléaires dans le monde

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : WTE ET PRIX DE L’ÉNERGIE

30

Répartition des centrales nucléaires en Europe

Sources : Waste Atlas, 2015 (en ligne); Padrefeijoo.com, 2015 (en ligne) (en ligne)

1. État des lieux de la Valorisation Énergétique en Europe aujourd’hui

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Recyclage et Compostage

Valorisation Énergétique

Enfouissement

19.03.2015

Déchets Municipaux, 2012, Eurostat

5 Americana, Montréal - Guillaume Perron-Piché Conseil en Affaires Publiques et Stratégiques

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : GMR EN EUROPE

31

Québec (2012)

Source : Eurostat, 2014 (en ligne) (en ligne)

Traitement des déchets en Europe (2012)

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : GMR EN EUROPE

32

Évolution de la GMR en Europe entre 2001 et 2010

• Forte diminution de l’enfouissement • Augmentation de WTE • Forte augmentation du recyclage

Redevances enfouissement au Québec (2015 = 21.65 $/t)

Taxes à l’enfouissement en Europe

Source : UNEP, 2015 (en ligne) (en ligne)

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : RECYCLAGE EN EUROPE

33

Québec (2012)

Source : UNEP, 2015 (en ligne) (en ligne)

Évolution du taux de recyclage en Europe (2001-2010)

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES CRITÈRES : EUROPE

En Europe :

• « La géographie peut expliquer le développement de la valorisation énergétique dans plusieurs cas » : là où il y a peu d’espace (haute densité de population, îles,…) la VE est favorisée

• « L’énergie peut expliquer le développement de la VE dans plusieurs cas » : « Là où l’énergie est abordable, la VE est moins fréquente »

• « La volonté politique = premier facteur pour beaucoup de pays » : taxe enfouissement, obligation de réduire les déchets, alternatives aux énergies fossiles, énergies renouvelables

• Arguments pour la valorisation énergétique : réduire l’enfouissement économise de l’espace, source d’énergie, volonté politique de protéger l’environnement

34 Source : Perron-Piché, « Les tendances en valorisation énergétique » présenté à Americana 2015

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES CRITÈRES : QUÉBEC

Si on appliquait ces observations au Québec, voici l’analyse que l’on pourrait faire :

• Beaucoup d’espace, mais de moins en moins près des centres urbains

• Énergie disponible à un prix relativement bas mais peu de production de carburant régionalement (questions d’indépendance énergétique)

• Volonté politique et sociale de protéger l’environnement

• Longue tradition d’enfouissement

35

AUTRICHE

• Fort taux de recyclage

• Récolte des organiques depuis longtemps et haut taux de récupération : compostage ou autre traitement biologique

• Incinération des MSW avec récupération de chaleur pour le chauffage urbain

• Taxation croissante de l’enfouissement

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : AUTRICHE

36


37



38 Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in Vienne » 2013 (en ligne)

ISWA General Assembly 06.10.2013

DI Rainer Kronberger MA 48, waste management, street cleaning & vehicle fleet 3

MSW in Vienna: 1,1 Mio. t

MSW recycled

22%

MSW composted

9%

MSW to Waste to

Energy62%

MSW landfilled

7%

waste collected by MA 48 (2012): 1,055,000 tons

MSW recycled

MSW composted

MSW to Waste to Energy

MSW landf illed

(609 kg/inh.)

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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : VIENNE (AUTRICHE)

WTE par incinération (récupération de chaleur)

Production de chaleur pour réseau urbain (30% de l’apport)

Collectes séparées

Ville de Vienne (Autriche) Génération totale : 1 055 000 tonnes (2012)

Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in Vienne » 2013 (en ligne)



Treatment of residual waste

incineration plant

Flötzersteig

incineration plant

Spittelau

fluidized bed

incinerator 4

treatment of slags

with separation of metals

incineration plant

Pfaffenau

mechanical treatment

landfill site Rautenweg

ca. 650,000 t/a

approx. 200,000 t/a approx. 240,000 t/a

stabilized ash-/slag

concrete

residuals from incineration

(ashes/slags)

residual waste, bulky waste

etc.

storage

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : VIENNE (AUTRICHE)

40 ISWA General Assembly

06.10.2013


Waste to Energy

pipeline length:

1,100 km

district heat:

5,500 GWh/a

major customers:

6,400

flats: 330,000

(of 863,000)

~30 % by incineration of

waste and

sewage sludge waste incinerator

power station

CHALEUR



Treatment of Biowaste

biowaste (outer districts)

20,000 t kitchen waste,

biowaste (inner districts)

100,000 t 40,000 t

12,000 MWh/a

district heating

offer to take at

recycling centers free of charge

organic agriculture

fermentation plant (since 2007)

composting plant (since 1991)

high quality compost (A+)

potting soil (free of peat)



Treatment of Biowaste

biowaste (outer districts)

20,000 t kitchen waste,

biowaste (inner districts)

100,000 t 40,000 t

12,000 MWh/a

district heating

offer to take at

recycling centers free of charge

organic agriculture

fermentation plant (since 2007)

composting plant (since 1991)

high quality compost (A+)

potting soil (free of peat)

Matières organiques

Ordures

Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in Vienne » 2013 (en ligne)

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : OSLO (NORVÈGE)

41

Oslo (Norvège)

• Collecte 3 voies avec couleurs spécifiques pour les sacs

• Tri optique automatique des sacs

• Production de biogaz avec les déchets alimentaires(biométhanisation)

• Production de chaleur et d’électricité avec les matières résiduelles

Source : Reime, présenté à Americana 2015

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : NORVÈGE

42


STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : COPENHAGUE (DANEMARK)

43

Copenhague (Danemark)

• Enfouissement remplacé par WTE

8

From Landfilling to Incineration to Recycling - Results

0

200

400

600

800

1000

1200

1988 1992 1994 1999 2004 2006 2010

Landfill Incineration Recycling

Quantité

de d

échets

(x1000 t

/an)

Source : Faber, « Waste Management in Copenhagen » 2015 (en ligne) (en ligne)

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : ROYAUME-UNI

44



45

Royaume-Uni

Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in United Kingdom » (en ligne)


46 Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in United Kingdom » (en ligne)


47 Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in United Kingdom » (en ligne)

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : CANADA

48

Vancouver (BC) • Zéro-déchet • Banissement

enfouissement MO

Edmonton (AB)

Source : PPP Canada, 2014 (en ligne)

Edmonton (Alberta)

• Partenariat avec Enerkem

• Procédé TMB (pas de 3ème voie) suivi d’une gazéification

• Transforme 100 000 tonnes de matières résiduelles en 38 millions de litres de biofuel et produits chimiques

• Objectif : augmenter le détournement des matières résiduelles résidentielles de l’enfouissement de 60 % à 90% d’ici 2017

• Installation de gazéification inaugurée officiellement en juin 2014

STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : EDMONTON (ALBERTA)

49 Source : The city of Edmonton, 2015 (en ligne)


50

Source : The city of Edmonton, 2015 (en ligne)


51 Source : The city of Edmonton, 2015 (en ligne)

Grandes tendances et convergence

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• La GMR évolue dans le temps et assez vite, il faut donc être flexible

• La plupart des pays dits « avancés » en GMR tendent vers une valorisation accrue des ressources • Réduction de l’enfouissement • Augmentation du recyclage • Augmentation de la valorisation des matières organiques • Augmentation de la valorisation énergétique

• La volonté politique et les taxes sur l’enfouissement semblent jouer

un rôle pour transformer la GMR

• Il y a convergence : les pays qui favorisaient le WTE autant que les pays qui favorisaient l’enfouissement tendent maintenant à améliorer le recyclage et la valorisation des ressources

• Le MBT semble se répandre comme solution de valorisation des ressources

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GRANDES TENDANCES ET CONVERGENCE

Conclusions

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• Plusieurs changements de paradigme mènent à repenser activement la GMR

• La valorisation des ressources devient centrale (Waste-to-Ressources)

• Plusieurs exemples démontrent qu’il est possible de transformer efficacement et rapidement son profil de GMR

• Le traitement des matières organiques de manière séparée est souhaitable et tout à fait réalisable

• La valorisation énergétique après un traitement mécanique et biologique des ordures ménagères pourrait permettre de respecter la hiérarchie des 3RV-e

CONCLUSIONS

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CONCLUSIONS

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