7/30/2019 Traitement des dchets industriels dans les fours ciment ou les incinrateurs

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Traitement des dchets industriels dansles fours ciment ou les incinrateurs

Une comparaison environnementale

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Depuis 1975, lUnion europenne a dvelopp un systme lgislatif trs complet en matire de

gestion des dchets. La directive-cadre relative aux dchets (directive 2006/12/CE) prescrit ainsi

aux Etats membres les principes gnraux qui doivent prvaloir dans les politiques nationales de

gestion des dchets.

Ce cadre europen repose sur une hirarchisation des modes de traitement de dchets

selon laquelle la priorit doit tre donne aux actions deprvention des dchets et de rduction

de leur caractre nocif ou dangereux.

Les dchets qui nont pu tre vits devraient faire lobjet dune valorisation, cest--dire une

opration consistant obtenir des matires premires secondaires par la rutilisation du dchet, sonrecyclage ou toute autre opration de rcupration de son contenu en matire et/ou en nergie.

Si, pour des raisons techniques ou conomiques, la valorisation des dchets nest pas possible, on

aura alors recours des techniques dites dlimination telles que la mise en centres denfouissement

technique ou lincinration dans des installations spcialises.

Contrairement aux oprations de valorisation, llimination ne permet pas, ou peu, dconomiser

des ressources naturelles. Leur but principal est de dtruire les dchets dans des conditions sures

pour la sant humaine et lenvironnement.

Lobjectif de la hirarchisation des modes de traitement de dchets est de donner la priorit

aux oprations qui prsentent le moins de risque pour lenvironnement et la sant humaine et

permettent dconomiser des ressources naturelles. Si les Etats membres restent matres de la

manire de traduire cette hirarchie dans leur lgislation nationale (principe de subsidiarit), ilsrestent tenus de respecter ses principes.

Le 22 dcembre 2006, un dcret de la Rgion flamande introduisait en effet une taxe identique

pour lincinration des dchets (forme dlimination) et le co-processing des dchets en fours

ciment (forme de valorisation), considrant que les impacts environnementaux des deux modes de

traitement taient similaires et quil ntait donc pas justifi de donner la priorit lun par rapport

lautre.

Cet argument nest pas partag par lindustrie cimentire belge.

Afin de comparer de faon objective et scientifique les impacts environnementaux de ces deux

modes de traitement, et fournir ainsi lensemble des parties une base de travail commune

et indiscutable, lindustrie cimentire belge a commandit auprs de TNO, une organisationnerlandaise indpendante de recherche applique, une tude visant comparer les impacts

environnementaux de lincinration des dchets en Flandres et de leur co-incinration en fours

ciment en Belgique.

Lorganisation nerlandaise indpendante TNO a t accompagne dans la ralisation de cette

tude dun panel compos dexperts scientifiques, de lindustrie cimentire, de la Rgion flamande,

et prsid par la Rgion wallonne. Le texte de cette brochure est un rsum fidle de ltude de TNO

ralis par GreenFacts asbl la demande de TNO et rdig sous sa supervision. Son but est de

rendre les rsultats de cette tude accessibles aux non-spcialistes.

Introduction

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Quelles mthodes de traitement desdchets compare-t-on, et pourquoi ?

Cette tude compare les impacts sur lenvironnement de deux manires de

traiter une tonne de certains types de dchets industriels en Belgique :

lutilisation des dchets comme combustible et matire premire de

substitution pour la production de ciment (coprocessing)

la combustion des dchets dans des incinrateurs pour dchets

dangereux avec rcupration dlectricit et de vapeur (incinration)

Pour ces deux mthodes, on parle de traitement thermique en raison des

hautes tempratures employes lors du traitement des dchets.

Cette tude utilise les missions actuelles dans lair, leau et le sol ainsi que

lutilisation des ressources naturelles comme point de rfrence pour cha-

cune des deux mthodes de traitement existant en Belgique. Elle value la

faon dont les missions et lutilisation des ressources changeraient si une

tonne de dchets venait sajouter lun ou lautre procd de traitement,

remplaant de la sorte une partie des sources dnergie (et des matires

premires) qui auraient t utilises sans cet ajout. Ces changements au

niveau des missions et de lutilisation des ressources sont ensuite exprims

en termes dimpacts environnementaux quil sera possible de comparer.

LOrganisation nerlandaise de recherche scientifique applique (TNO) a

men cette tude comparative la demande de la Fdration de lindustrie

cimentire belge (Febelcem). Cette demande intervient dans le contexte de

la modification de la taxe flamande sur les dchets utiliss comme com-

bustible de substitution. Pour garantir une valuation de meilleure qualit,

celle-ci a t conduite en coopration avec un panel dexperts constitude reprsentants de lOVAM (la socit publique des dchets de la Rgion

flamande), de la Rgion wallonne, de VITO (linstitut flamand de recherche

technologique), de Neosys, des producteurs de ciment (Holcim, CCB, CBR),

et de Febelcem.

Quels types de dchets industrielsexamine-t-on ?

Cinq types de dchets industriels sont pris en considration :

les solvants et les huiles usages

les rsidus de peinture et dencre

les boues dpuration issues du traitement des eaux uses

les gteaux de filtration issus du traitement des eaux uses

le fluff (mlange de matires textiles, de matires plastiques et dautres

matriaux)

Ces types de dchets servent lheure actuelle de combustibles desubstitution dans les fours ciment en Belgique, mais peuvent galement

tre traits dans des incinrateurs de dchets. Ils sont concerns par la

modification de la taxe sur lutilisation des dchets comme combustible de

substitution. Ces dchets proviennent principalement dinstallations indus-

trielles et de stations dpuration situes en Belgique ou proximit.

Cette tude ne tient pas compte de certains types de dchets, par exemple

dans les cas o ils ne sont pas concerns par la modification de la taxe

(comme les farines animales), ou encore quand le flux de dchets est relati-

vement peu important (graines, pneus, caoutchouc, etc.).

De manire gnrale, les six fours ciment pris en considration dans

cette tude ont utilis en 2006 davantage de dchets que de combustibles

fossiles (en tonnes).

Chaque type de dchet se distingue des autres par la quantit dnergiequil libre, lhumidit quil contient ou la quantit de cendres rsultant de

sa combustion. Les solvants et huiles usages, par exemple, contiennent

peu deau, brlent aussi bien que les combustibles fossiles, et ne produi-

sent pratiquement pas de cendres. Les boues dpuration et les gteaux de

filtration, au contraire, contiennent encore beaucoup deau, librent peu

dnergie par tonne, et produisent des cendres en quantit.

Dans certains cas, les dchets doivent subir un traitement pralable avant

de pouvoir tre utiliss dans les fours ciment, alors quils peuvent tre

injects dans les incinrateurs tels quels. Par exemple, il est ncessaire

dextraire leau contenue dans les boues dpuration, tandis que les rsidus

dencre et de peinture doivent eux tre mlangs de la sciure. Ce prtrai-

tement a galement des consquences sur lenvironnement.

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Comment les dchets sont-ilsutiliss pour produire du ciment ?

Le ciment est un lment de base ncessaire la fabrication du bton et

du mortier. Il se compose de calcaire et dautres minraux.

Tout dabord, les matires premires sont concasses, doses dans les

bonnes proportions, mlanges, et parfois prchauffes. Elles sont ensuite

portes haute temprature dans un four ciment afin dtre chimique-

ment transformes en clinker, ce qui ncessite beaucoup dnergie. Enfin,

les granules de matire solide qui sortent du four (appels clinker) sont

refroidis, rduits en poudre et mlangs dautres matriaux pour produire

une fine poudre de ciment.

A lheure actuelle, les fours ciments sont aliments par des combustibles

fossiles et des dchets. Si lon ajoutait une tonne de dchets supplmentai-

re ce processus, la quantit totale de ciment produit naugmenterait pas,

la tonne de dchets venant en effet simplement se substituer une partie

des combustibles fossiles et des matires premires ncessaires.

Lajout dune tonne de dchets modifierait lgrement lensemble des mis-sions atmosphriques ainsi que la composition du clinker, en fonction des

lments prsents dans les dchets et du type de combustible fossile quils

remplacent. Par exemple, si les dchets contiennent moins de soufre que le

combustible fossile quils remplacent, les missions de soufre dans latmos-

phre diminueront, ce qui entranera moins de pluies acides. La production

de ciment ne gnre aucune mission directe dans leau et le sol. Comment incinre-t-onles dchets industriels ?

Les incinrateurs de dchets se composent dune chambre de combustion

dans laquelle les dchets sont brls haute temprature, dune chaudire

vapeur qui rcupre, sous forme de vapeur, une partie de lnergie

contenue dans les dchets, et dune turbine vapeur qui transforme

partiellement la vapeur en lectricit. De plus, on extrait des gaz gnrs

la poussire et les substances chimiques toxiques avant de les librer danslatmosphre. Ce processus dpuration des gaz de combustion peut parfois

entraner un rejet deaux uses dans les eaux de surface. Les cendres et les

autres rsidus solides rsultant de lincinration sont en gnral stocks

dans des sites denfouissement des dchets.

Le type dincinrateur le plus appropri dpend du type de dchet :

l incinrateur four rotatif convient pour la plupart des types dedchets pris en considration (solvants et huiles usages, gteaux de fil-

tration, et rsidus de peinture et dencre). Prs dun quart de lnergie con-

tenue dans ces dchets est rcupre grce ce systme, principalement

sous forme de vapeur. Son systme dpuration des gaz leau provoque

un rejet deaux uses dans les eaux de surface.

lincinrateur lit fluidis convient mieux au fluff et aux boues dpura-

tion. Plus dun tiers de lnergie contenue dans ces dchets est rcupregrce ce systme sous forme de vapeur et dlectricit. Son systme

dpuration des gaz de combustion par voie semi-humide nentrane aucun

rejet deaux uses dans les eaux de surface.

Dans les deux cas, si lon traitait une tonne de dchets supplmentaire, les

missions dans lenvironnement augmenteraient en fonction des lments

prsents dans les dchets. Lnergie rcupre rduirait en revanche le

besoin global dlectricit et de vapeur produits par dautres sources dner-

gies, ce qui permettrait ds lors dviter le rejet dune partie des missions

dans lenvironnement.

Analyse du cycle de vie (ACV)

Processus visant comparer les performan-ces environnementales de produits ou deservices, afin de permettre de prendre des

dcisions en toute connaissance de cause.Le terme cycle de vie fait rfrence la no-tion selon laquelle une valuation correctedoit prendre en considration toutes lestapes de la vie du produit (ou service) : laproduction de matires premires, la trans-formation, lutilisation et llimination, ainsique le transport.

Co-processing

Rcupration dnergie et de matires partir de dchets remplaant de lnergiefossile et des matires premires vierges.

Dchets industriels

Dchets rsultant principalement dactivitsou procds industriels ou de fabrication.

En fonction de la quantit de substancesnocives prsentes dans les dchets, ils sontconsidrs comme dangereux ou non.

Les cinq types de dchets industriels pris enconsidration dans la prsente valuationsont les suivants : Solvants et huiles usages,Boues dpuration issues du traitement deseaux uses industrielles et municipales, G-teaux de filtration issus du traitement deseaux uses, Rsidus de peinture et dencreFluff (mlange de matires plastiques, tex-tiles et autres matriaux)

Four ciment

Four servant la fabrication du ciment Port-land et celle dautres types de ciment.

Les fours ciment sont des fours rotatifs

constitus dun long cylindre lgrement

inclin qui tourne lentement autour de sonaxe. Les matires premires sont enfournesdans lextrmit lgrement plus leve dufour et descendent progressivement dans le

cylindre tout en tant remues et portes des tempratures leves (jusqu 1450C).

Des quantits considrables de carburantsont ncessaires pour maintenir la chaleurdu four afin que les ractions chimiques d-sires se produisent.

Incinrateur four rotatif

Type dincinrateur de dchets principale-ment utilis pour le traitement thermiquedes dchets dangereux.

Le four rotatif se compose dun cylindre l-grement inclin qui tourne sur lui-mmepour faciliter une progression constante desdchets injects dans le four. Les dchetssont introduits dans la partie suprieure dufour, et les rsidus de combustion ressortent

de lautre ct. Les usines possdent unappareillage perfectionn dpuration desgaz de combustion ainsi quun systme dercupration de lnergie.

Incinrateur lit fluidis

Type dincinrateur de dchets composdun cylindre vertical qui contient un lit desable maintenu en suspension (fluidis) gr-ce un jet dair trs rapide souffl traversune grille situe la base du cylindre. Lesdchets sont enfourns et brls sur ce lit desable, ce qui accrot le processus dchangede chaleur et fournit suffisamment dinertiethermique au systme pour lui permettre derguler le processus de combustion [ unetemprature dau moins 850C].

GLOSSAIRE

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Comment compare-t-on les impactssur lenvironnement ?

A. Les deux options de traitement des dchets sont compares par le biaisdune Analyse du cycle de vie (ACV), une mthode qui prend en compte

toutes les tapes du processus : du transport des dchets au traitement

final des missions avant leur libration dans lenvironnement, en passant

par le prtraitement des dchets et leur traitement dans les fours ciment

ou les incinrateurs.

Cette tude examine tout dabord les missions dans lair, leau et le sol

ainsi que lutilisation des ressources naturelles pour chacune des deux

options de traitement, en se basant sur la situation actuelle en Belgique.

Elle value ensuite quel serait limpact sur les missions et lutilisation des

ressources si une tonne de dchets venait sajouter lun ou lautre procd

de traitement, remplaant de la sorte une partie des sources dnergie (et

des matires premires) qui auraient t utilises sans cet ajout. Enfin elle

quantifie les consquences sur lenvironnement positives ou ngatives

rsultant de ce changement.

B. Les missions et lutilisation des ressources sont exprimes en termesdimpacts environnementaux, savoir en termes deffets sur : la rduction

des combustibles fossiles et des matires premires ; le rchauffement

climatique ; la couche dozone ; la sant de lhomme ; la sant des co-

systmes terrestres, marins et deau douce ; le smog ; les pluies acides ; et

leutrophisation (la prolifration excessive dalgues).

On considre dans cette valuation que les missions de CO2

qui ne rsul-

tent pas des combustibles fossiles mais font partie du cycle du carbone ne

contribuent pas au rchauffement climatique comme le CO2

libr suite

la combustion de matire organique contenue dans les boues et la sciure.

Quel traitement est le moins nocifpour lenvironnement ?

Pour la grande majorit des impacts environnementaux, ltude dmontre

quil est moins nocif pour lenvironnement dutiliser les dchets industriels

comme combustible de substitution pour la production de ciment que de

les traiter dans des incinrateurs de dchets.

Pour les deux mthodes de traitement, lutilisation dune tonne de dchets

produit une nergie qui aurait t fournie par dautres sources sans lajout

de cette tonne de dchets, notamment par des combustibles fossiles qui

contribuent au rchauffement de la plante.

Les dchets et les combustibles fossiles contiennent une certaine quantit

dnergie (exprime en mgajoules ou MJ). Dans le cas des fours ciment,

la combustion dun MJ de dchets est aussi efficace que la combustion

dun MJ de combustible fossile. Par contre, les incinrateurs de dchets

sont nergtiquement bien moins performants que les centrales lectriques

fonctionnant aux combustibles fossiles en termes de production dlectri-

cit et de vapeur, car seule une petite partie de lnergie est rcupre. Par

consquent, utiliser les dchets comme combustible de substitution pourla production de ciment permet dpargner davantage de combustibles

fossiles.

En gnral, brler des dchets gnre des cendres. Dans la production de

ciment, ces cendres sont incorpores au produit final, remplaant de la

sorte certaines matires premires qui autrement auraient t ajoutes au

produit. Dans le cas de lincinration, on se dbarrasse de ces cendres dans

des sites denfouissement des dchets.

En ce qui concerne les gteaux de filtration provenant du traitement des eaux uses, leur utilisation dans les fours ciment afin de remplacer une partie des

combustibles fossiles et des matires premires pour la production de ciment constitue la meilleure option pour tous les impacts environnementaux considrs.

Pour les quatre autres types de dchets industriels, le traitement dans les fours ciment constitue la meilleure option pour huit ou neuf des dix types dimpacts

environnementaux.

Les types dimpacts environnementaux pour lesquels le traitement dans les incinrateurs de dchets est prfrable dans le cas dun ou plusieurs types de dchets

sont les effets sur la sant de lhomme, les cosystmes marins, les cosystmes terrestres et le smog. Pour les six impacts environnementaux restants (diminution

des ressources, rchauffement climatique, couche dozone, cosystmes deau douce, pluies acides et eutrophisation), le traitement dans les fours ciment cons-

titue la meilleure option pour les cinq types de dchets.

Le traitement dans un four ciment est-il la meilleure optionpour un type de dchet donn et un impact environnemental particulier?

Solvants & huiles usages Boues d puration Gteaux de fil trationprovenant du traitement

des eaux uses

Rsidus de peintureet dencre

Fluff(plastiques, textiles)

5 types de dchets

Diminution des ressources Oui Oui Oui Oui Oui

Rchauffement climatique Oui Oui Oui Oui Oui

Couche dozone Oui Oui Oui Oui Oui

Sant humaine Non Oui Oui Oui Oui

Ecosystmes deau douce Oui Oui Oui Oui Oui

Ecosystmes marins Oui Non Oui Oui NonEcosystmes terrestres Non Oui Oui Non Non

Smog Oui Oui Oui Non Oui

Pluies acides Oui Oui Oui Oui Oui

Eutrophisation * Oui Oui Oui Oui Oui

10 catgories dimpactssur lenvironnement

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*prolifration excessive dalgues

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Cette brochure est ralise par Febelcem.

Le rsum est ralis par GreenFacts,

sous la supervison de TNO

Conclusion - Comment ces rsultats peuvent ils treinterprts et quel point sont-ils fiables ?

Pour la grande majorit des impacts environnementaux, ltude dmontre quil est moins nocif

pour lenvironnement dutiliser les dchets industriels comme combustible de substitution pour la

production de ciment que de les traiter dans des incinrateurs de dchets.

Quest-ce qui est plus important : la prservation de nos ressources en eau ou la prservation de lacouche dozone ? Il ny a pas de rponse objective cette question. A lheure actuelle, le changement

climatique est lune des priorits politiques, et pourrait potentiellement se voir accorder une plus

grande importance au moment de comparer les impacts. En ce qui concerne le changementclimatique et de nombreux autres impacts sur lenvironnement, la prsente valuationaboutit la conclusion suivante : lutilisation des dchets dans la production de cimenten tant que substitut dune partie des combustibles fossiles et des matires premiresconstitue la meilleure option.

Toutefois, cest aux dcideurs politiques que doit revenir la dcision, subjective, de limportance

accorder aux diffrentes proccupations environnementales. Pour les experts et les dcideurs

politiques, les rsultats pondrs (exprims en termes montaires artificiels) et les suppositions sous-

tendant cette tude sont disponibles dans le rapport complet.

Mme si les caractristiques, les types de dchets ou les types de traitement taient lgrementdiffrents, ou si une autre mthode dvaluation tait utilise, les rsultats globaux resteraient valides.

Une prsentation plus complte de ltude de TNOpeut tre consulte sur le site www.coprocessing.info

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