Download - Memoire Incineration

LLEESS DDCCHHEETTSS SSOOLLIIDDEESS

Source : TIRU

DDEE LL''IINNCCIINNRRAATTIIOONN DDEESS OORRDDUURREESS MMNNAAGGRREESS

Julien BERTHOLON Matrise Sciences de l'Environnement, Milieux Urbains et Industriels

Universit de Cergy-Pontoise

Tuteur de mmoire de fin de cycle : Roger DUVAL Professeur des Universits

Universit de Cergy-Pontoise

Les dchets solides de l'incinration des ordures mnagres 2

LUniversit de Cergy-Pontoise nentend donner aucune approbation ou improbation aux opinions exposes dans ce mmoire. Ces opinions doivent tre considres comme propres leur auteur.

e Combustion des dchets

(Partie I) Injection de ractif

neutralisant les gaz acides

Ordures Mnagres collectes (OM)

lIncinration des(REFIO

Injection dair pour la combustion

Mchefers (imbrls,

Fumes Solides

Les dchets solides de lincinration des

ordures mnagres Organisation du mmoire

Julien BERTHOLONEpuration des fumes

sales Traitement des gaz (Partie I)

rsidus solides issus de la combustion des ordures)

Mchefers de lIncinration Rsidus de neutralisation es gaz acides

des Fumes de Ordures Mnagres M) (Partie II)

- Matrise Sciences de l'EIncinration classiquGaz purs rejets dans latmosphre

des Ordures Mnagres

nvironnement, Milieux Urbains et In(MIOM) (Partie III) d

Cendres volantes (Poussires)

Rsidus dEpuration dustriels - 2001/2002


Plan du mmoire Introduction 4 I. Les techniques d'incinration 5

A. Gnralits sur l'incinration 5 B. Les diffrentes formes de "combustion" 6

1. Fours grille, fours rouleaux, fours tournant 6 2. Fours lit fluidis 7 3. Thermolyse ou pyrolyse 8

C. Les techniques de traitement des fumes 8 1. Dpoussirage 8

a. Electrofiltre 8 b. Filtre manches 9 c. Cyclones ou multicyclones 9

2. Neutralisation des gaz acides 9 a. Procd humide 9 b. Procd semi-humide 10 c. Procd semi-sec 11 d. Procd sec 11 e. Condensation 13

3. Charbon actif ou coke de lignite 13 II. Les REFIOM et l'environnement 14

A. Gnralits sur les REFIOM 14 B. Stabilisation / solidification 14

1. Liants hydrauliques 15 2. Liants organiques 15 3. Vitrification 16

a. Vitrification dite "classique" 16 b. Vitrification par creuset froid 17

C. Valorisation des REFIOM 18 1. Les REFIOM sodiques 18 2. Les REFIOM calciques 20 3. Vitrifiats ou verres de REFIOM 20

III. Les MIOM et l'environnement 21 A. Gnralits sur les MIOM 21 B. Maturation et/ou stockage des MIOM 22 C. Techniques de valorisation des MIOM 23

1. Valorisation des mtaux 24 2. Technique routire et travaux publics 24 3. Matriaux de construction, btons 25

IV. Bilan massique de l'incinration des ordures mnagres 26 Conclusion 27 Annexes I

Annexe 1 : Liste des abrviations utilises II Annexe 2 : Liste des illustrations II Annexe 3 : Seuils rglementaires d'missions applicables aux UIOM III Annexe 4 : Seuils rglementaires dfinissant les catgories de MIOM III Annexe 5 : Schma d'une UIOM IV Annexe 6 : Donnes complmentaires sur l'incinration des ordures mnagres. IV Annexe 7 : Composition moyenne des MIOM et REFIOM V Annexe 8 : Composition moyenne des lixiviats de MIOM et REFIOM VI Annexe 9 : Elments de cot pour les UIOM VII Annexe 10 : Exemple d'abattement de pollution par le traitement des fumes VII Annexe 11 : Techniques des lits fluidiss VIII Annexe 12 : Technique de la thermolyse / pyrolyse IX

Julien BERTHOLON - Matrise Sciences de l'Environnement, Milieux Urbains et Industriels - 2001/2002


Introduction

La loi du 13 juillet 1992, relative l'limination des dchets et la rcupration des matriaux, institue une gestion dpartementale des dchets mnagers et prvoit la suppression des centres d'enfouissement destins les accueillir. Cette loi prescrit, qu'au 1er juillet 2002, seul les dchets "ultimes" pourront tre stocks, les autres devant tre valoriss. Un "dchet ultime" est un "dchet qui ne peut pas tre trait dans les conditions techniques et conomiques du moment, notamment par extraction de la part valorisable ou par rduction de leur caractre polluant et dangereux". Les actuels Centres d'Enfouissement Techniques (CET) deviendront des Centres de Stockage de Dchets Ultimes (CSDU). Nous allons anticiper de quelques mois sur la lgislation et voquer les CSDU dans ce rapport. D'autres priorits, telles que la rduction la source des dchets, la valorisation matire et la valorisation nergtique sont aussi de rigueur. En France, les Ordures Mnagres1 (OM) peuvent actuellement tre valorises selon trois voies : le recyclage des matriaux (valorisation matire), la fermentation et le compostage (valorisation organique) et la production d'nergie (valorisation nergtique). La production d'nergie est caractrise par la filire incinration et la filire mthanisation (extraction du biogaz). Ce rapport ne s'intresse qu' la filire incinration des ordures mnagres et assimiles (dchets banals des entreprises et administrations collects en mlange avec les ordures mnagres). Sur les 30 millions de tonnes de dchets mnagers et assimils produits chaque anne en France, 11 millions de tonnes sont incinres. L'incinration permet : - la rduction du volume (90%) et du poids (70%) des dchets entrant et conduit une

minralisation de ces dchets : les MIOM (Mchefers d'Incinration des Ordures Mnagres),

- la concentration des principaux polluants, prsents dans les dchets entrant ou issus de la combustion, dans les REFIOM (Rsidus d'Epuration des Fumes d'Incinration des Ordures Mnagres).

- une valorisation nergtique sous forme de chaleur et/ou d'lectricit - de traiter des dchets non slectionns contrairement dautres modes de valorisation (tri,

compostage...). Des refus de tri peuvent cependant tre incinrs. Ce rapport ne s'intresse qu'aux dchets solides de l'incinration des ordures mnagres : les MIOM et les REFIOM. Aprs quelques gnralits sur l'incinration et sur les diffrentes techniques d'incinration utilises, nous analyserons les impacts de ces REFIOM et MIOM sur l'environnement. Nous verrons aussi dans quelles mesures ces impacts peuvent tre rduits afin de ne pas laisser un lourd hritage aux gnrations futures. Il est ncessaire d'avoir une approche globale de la gestion des dchets qui passe, bien videmment, par la valorisation des dchets de dchets.

1 On appelle en gnral "dchets mnagers" les dchets produits par les mnages, et "ordures mnagres" les dchets collects dans le cadre des ramassages organiss par les municipalits. Les deux termes ne se recouvrent pas (en milieu rural, certains dchets sont directement limins dans la chemine ou sur le tas de fumier). Ce rapport ne traite que des ordures mnagres puisque tous les dchets incinrs sont auparavant collects.



I. Les techniques d'incinration

A. Gnralits sur l'incinration

L'incinration consiste brler les dchets dans des fours spcialement amnags. En dehors des phases de dmarrage et d'arrt, une alimentation en dchets suffit entretenir la combustion2. L'incinration est aujourd'hui en France et en Europe le second mode de traitement des ordures mnagres aprs le stockage. Les installations permettant l'incinration des dchets sont appeles Usine d'Incinration des Ordures Mnagres (UIOM) ou Unit de Valorisation Energtique (UVE) pour celles qui valorisent lnergie (chaleur ou lectricit). Nous nous intressons l'ensemble du parc d'incinrateurs et garderons donc l'appellation UIOM.

Photo 1 : Panache en sortie de chemine

Photo 2 : Grappin

avec dchets

Une UIOM est compose d'une fosse de rception des dchets maintenue en dpression pour limiter les odeurs, d'un grappin (Photo 2) qui mlange les dchets et alimente les trmies situes au-dessus du four, d'un four qui peut utiliser les techniques dcrites dans cette partie, d'un systme d'extraction des MIOM (dcendreur), d'une chaudire lorsqu'il y a rcupration d'nergie, d'quipements de production de vapeur ou d'lectricit, d'un systme d'puration des gaz de combustion (dpoussirage et neutralisation des gaz acides), d'une puration des liquides dans certains cas et bien entendu d'une chemine dont la diffrence de temprature entre les gaz sortant et l'air extrieur dtermine la formation d'un panache (Photo 1). Un schma d'UIOM est prsent en annexe 5. La France possde le plus grand parc d'incinrateurs de l'Union Europenne avec un grand nombre de petits incinrateurs devenus souvent obsoltes. On assiste actuellement une diminution du nombre d'UIOM (150 incinrateurs ferms entre 2000 et 2002) et une augmentation de leur capacit moyenne (150 000 t/an en 2002). Au 30 janvier 2002, le parc d'UIOM en fonctionnement comporte 161 installations, dont 77 usines d'une capacit suprieure six tonnes par heure (6 t/h) et 84 installations d'une capacit infrieure 6 tonnes par heure (6 t/h). On compte sur l'ensemble du parc plus de 110 installations en conformit, reprsentant une capacit totale de l'ordre de 1680 t/h, 5 installations en cours de mise en conformit et une quarantaine d'installations non conformes, reprsentant une capacit totale de l'ordre de 110 t/h. Des donnes complmentaires sont disponibles en annexe 6. En France, l'incinration cote actuellement entre 30 et 40 centimes par jour et par habitant (lments de cot en annexe 9). Ce cot va certainement augmenter dans les annes venir avec l'interdiction de stockage (au 1er juillet 2002 selon la loi du 13 juillet 1992) des ordures mnagres brutes en CSDU de classe 2 (dchets non dangereux) et les normes

2 La lgislation oblige maintenir les gaz de combustion une temprature de 850C en sortie de foyer durant au moins deux secondes afin de dtruire le plus possible de composs organiques (dont les dioxines et furanes contenu dans les dchets). La temprature idale de combustion est situe autour de 900C. Si cette temprature n'est pas atteinte, la combustion ne sera pas totale et si elle est dpasse, les cendres entrent en fusion et collent aux grilles qu'elles dtriorent.


Les dchets solides de l'incinration des ordures mnagres


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environnementales sur les missions atmosphriques sont de plus en plus strictes (directive europenne du 28 dcembre 2000). Ce cot de traitement, lorsqu'il y a valorisation nergtique, est sensiblement quivalent celui du stockage en CSDU de classe 2. Une tonne d'ordures mnagres incinrer cote environ 70 lorsqu'il y a valorisation nergtique (100 /t dans le cas contraire). Cependant, si les quantits de dchets stocks en CSDU de classe 2 sont fortement rduites l'aube de l'chance de juillet 2002, les quantits de dchets stocks dans les 11 CSDU de classe 1 (dchets dangereux correspondant aux REFIOM), augmentent.

B. Les diffrentes formes de "combustion"

Mme si le but premier des incinrateurs est de se dbarrasser des ordures mnagres, il est important de noter l'influence du type de combustion sur les dchets produits et l'nergie fournie par les UIOM. Le rendement nergtique des UIOM varie selon les techniques utilises. Il est de l'ordre de 65 % pour les installations les plus anciennes, de 85 % pour celles qui sont rcentes et peut aller jusqu' 90 % pour les incinrateurs utilisant la technique du lit fluidis. Cette partie prsente les aspects techniques des diffrentes formes de combustion qu'il existe.

1. Fours grille, fours rouleaux, fours tournant

Les MIOM et REFIOM que nous voquerons dans ce rapport sont issus de ces types de four. Les bilans massiques prsents la fin de ce mmoire correspondent aussi ces fours. Ils sont les plus nombreux et prsentent donc un intrt supplmentaire d'tude. Les dchets, aprs passage par la trmie, progressent dans le four. Ils sont en couche relativement mince pour faciliter l'alimentation en air. Les dbits d'alimentation en dchets et en air sont gnralement constants pour optimiser la combustion : temprature, oxydation, temps de sjour Le four, ou chambre de combustion, comporte trois zones successives : la zone de schage en tte, la zone de combustion au centre et la zone de fin de combustion et d'vacuation des mchefers en bas.

Photo 4 : Four gradins (Source : Vinci) (Vu d'en haut)

Photo 3 : Four rouleaux (Source : Vinci) (Vu d'en haut)


Le four grille (Photo 4) est actuellement le plus utilis dans les UIOM. Il est compos d'une grille o les dchets progressent (pendant une dure de 2 3 heures) au fur et mesure qu'ils sont brls. En gnral, les grilles, lgrement inclines, sont composes d'lments mobiles en acier rfractaire pour faciliter le mlange air/dchet et assurer une bonne combustion. Il existe un trs grand nombre de grilles diffrentes. Les fours peuvent tre constitus de plusieurs grilles installes en gradins pour optimiser l'avance des dchets et leur combustion ou de grilles horizontales avec un systme de poussoir pour faire avancer les dchets au cours de leur combustion. Certains fours possdent des systmes de refroidissement des grilles base d'eau (circulation d'eau basse temprature l'intrieur des grilles). L'air de combustion, aspire dans la fosse de rception des dchets, est injecte travers la grille par le bas. Cet air sert aussi refroidir les grilles afin de les protger. Un apport d'air secondaire, introduit au-dessus de la grille avant l'vacuation des fumes, termine la combustion. Les fours rouleaux (Photo 3) sont constitus de gros rouleaux fonctionnement autonome qui tournent dans le sens de l'inclinaison du four. L'air est inject par l'intrieur des rouleaux. La surface de combustion est alors plus grande que dans les fours grille traditionnels. Ils sont utiliss dans des installations de capacit moyenne forte. Il existe aussi des fours tournant ou oscillant autour d'un axe longitudinal lgrement inclin. Les dchets sont introduits dans un tambour oscillant de forme cylindrique o ils s'enflamment pour subir une combustion classique. L'originalit rside dans le cylindre prolong par un cne d'extraction des MIOM. Le tout est entour d'une double enveloppe dans laquelle circule l'air de combustion. Les gaz chauds circulent contre courant l'intrieur du four et peuvent pyroliser partiellement les dchets.

2. Fours lit fluidis

Ce type de four a t conu pour l'utilisation de combustibles de mauvaise qualit (tourbes, charbons) et a t adapt la combustion des ordures mnagres. Les dchets doivent tre tris, dferraills et broys afin de garder une granulomtrie constante. Ce mlange est ensuite homognis avant d'tre introduit dans le four. Le four maintien les dchets en suspension, en gnral au sein d'une masse de produits inertes (sable), grce un systme d'injection d'air la base de la chambre de combustion (fluidisation du lit). Le mouvement du lit entrane un brassage des dchets et la prsence d'inertes facilite l'homognisation de la temprature du four. Il existe plusieurs types de fours lit fluidis : le lit fluidis dense, le lit fluidis rotatif et le lit fluidis circulant. La diffrence rside dans la forme des fours, le type d'injection d'air (central, latral, grande vitesse) et le mouvement des particules. Ces techniques sont dtailles en annexe 11. Les dchets solides issus de ce type d'incinration sont de plusieurs types : les cendres lourdes obtenues la base du four, les cendres sous-chaudire, les cendres de pr-dpoussirage obtenues la base du cyclone, les cendres de dpoussirage issus d'un lectrofiltre ou d'un filtre manche et les rsidus d'puration des fumes issues de la neutralisation des gaz acides. Les cendres sous foyer sont considres comme des MIOM. Les rsidus issus du traitement des gaz par lavage, injection de ractif, ou tout autre moyen quivalent, sont considrs comme des REFIOM. Par ailleurs, les cendres sous chaudire, les cendres sous cyclone et les cendres issues du dpoussirage par lectrofiltre ou filtre manche sont analyses et classes MIOM ou REFIOM selon les rsultats obtenus. La combustion est plus complte que dans les fours classiques et peut conduire de meilleurs rendements. Mais les incertitudes rglementaires limitent le dveloppement de cette technique. En effet, les rsidus d'incinration ont des caractristiques (composition et comportement la lixiviation) sensiblement diffrentes de ceux de l'incinration dite "classique". En France, cinq units fonctionnant avec des lits fluidiss traitent des ordures mnagres.



3. Thermolyse ou pyrolyse

La thermolyse est une dcomposition thermique des dchets en absence d'air (avec dfaut d'air pour la pyrolyse) une temprature de l'ordre de 500C, dans un four rotatif. Les dchets doivent tre pralablement broys et schs. Le four opre pression atmosphrique et fait appel aux mcanismes de craquage qui permettent de sparer les composs chimiques d'un solide. Aprs combustion, les fumes de composition diffrentes de celles de l'incinration "classique" sont traites (lectrofiltre, filtre manches). Le solide rcupr est lav et tri (sparation des sels, inertes, verres, mtaux ferreux ou non ferreux). Il reste alors le "coke", combustible fort pouvoir calorifique. Ce procd est trs peu utilis compte tenu des incertitudes rglementaires (statut du "coke" en tant que combustible), des cots annoncs et du manque de dbouchs pour les diffrents combustibles. Des informations supplmentaires sur cette technique sont disponibles en annexe 12. Dans la suite de ce rapport, nous ne prendrons pas en compte les rsidus de la thermolyse tant donn la faible utilisation de cette technique et la grande diffrence avec les REFIOM et MIOM courants.

C. Les techniques de traitement des fumes

Quelle que soit la technique de combustion utilise l'incinration des ordures mnagres gnre des missions polluantes : poussires (cendres volantes, cendres sous chaudire), gaz acides (HCl, SOx, HF), mtaux lourds (plomb, chrome,), dioxines et furanes (molcules organochlores contenues dans les dchets ou formes lors de la combustion). Il est ncessaire de matriser ces missions, laide dun systme de traitement des fumes, pour viter le transfert de pollution vers l'atmosphre. Ces traitements de fumes gnrent des dchets solides : les REFIOM, dont les compositions sont donnes en annexe 7. Les seuils rglementaires d'mission des UIOM sont prsents en annexe 3 et un exemple d'abattement de pollution en annexe 10. Nous allons voir les principaux lments de ce traitement des fumes, tant au niveau du dpoussirage que de la neutralisation des gaz acides ou des dioxines et furanes. L'tape du traitement des fumes a lieu aprs la valorisation nergtique si elle existe. Les fumes sont des tempratures de l'ordre de 350C en sortie de chaudire.

1. Dpoussirage

Ce traitement permet d'liminer les polluants particulaires : poussires issues de la combustion (cendres volantes) et les produits de neutralisation des gaz acides dans certains procds. De nombreux mtaux lourds, souvent particulaires, peuvent tre capts lors du dpoussirage. Il existe trois types de dpoussirage : par lectrofiltre, filtre manche et cyclone. Il peut tre intressant, dans le cadre de la valorisation des produits de neutralisation des acides, d'effectuer un dpoussirage en amont : il s'agit alors d'une double filtration des fumes.

a. Electrofiltre

Le principe de l'lectrofiltre fait intervenir les paramtres suivants : charges des particules, champ lectrique appliqu, renvol et rsistivit des poussires. Les fumes passent entre des lectrodes soumises une diffrence de potentiel de quelques dizaines de milliers de volts. Les particules se chargent ngativement et s'accumulent sur les lectrodes positives. Un dispositif de battage mcanique (petits marteaux qui frappent les lectrodes) fait tomber les



particules dans un collecteur avant d'tre stockes puis vacues. Le systme de battage peut tre lectromagntique mais le but recherch est le mme. Lors d'un traitement des fumes par voie humide, l'lectrofiltre est essentiel pour optimiser le lavage des fumes qui intervient juste aprs. Il est utilis en amont d'une double filtration avec les procds sec, semi-sec et semi-humide.

b. Filtre manches

Ce type de filtre (Photo 5) est le plus souvent utilis pour rcuprer les produits de neutralisation des gaz acides avec les procds sec, semi-sec et semi-humide. Les gaz dpoussirer passent travers des manches en tissu (feutre ou membrane) capables d'arrter les particules les plus fines. Pour dcolmater et rcuprer les rsidus filtrs, la technique consiste injecter de l'air faible pression (pour ne pas remettre les particules en suspension) en sens inverse du flux principal et rcuprer les particules dans un collecteur avant de les stocker et les vacuer. Couple avec l'utilisation de filtres manches, une nouvelle gnration de filtres est apparue pour la destruction de dioxines et furanes : les filtres catalytiques (couplage de la filtration sur membrane et de la catalyse). Le catalyseur, intgr dans le feutre des manches, dtruit la totalit des dioxines et furanes prsentes dans les fumes. Ce procd est plus efficace que le charbon actif car les dioxines et furanes sont dtruites et non adsorbes (stockes) par le charbon. Ces filtres gardent, bien entendu, leur rle de dpoussireur.

Photo 5 : Filtre manches (Source : Lab)

c. Cyclones ou multicyclones

Cette technique consiste mettre les fumes en rotation afin de les centrifuger. Les gaz arrivent de faon tangentielle dans le cyclone : les poussires sont rassembles en priphrie par la force centrifuge et les gaz dpoussirs sont vacus par le centre du cyclone. Les multicyclones sont composs de plusieurs petits cyclones au sein d'une gaine commune. C'est la technique la moins chre et la moins efficace pour dpoussirer les fumes. Elle est de plus en plus abandonne.

2. Neutralisation des gaz acides

Les fumes doivent subir un traitement complmentaire visant neutraliser les gaz acides qu'elles contiennent : HCl, HF, SOx, etc. Il convient de distinguer plusieurs grandes familles de procds de traitement des gaz acides, Mais ces systmes ont le mme but : neutraliser les acides au moyen d'une base et sparer les produits de ractions. La quantit optimale de ractif ncessaire est calcule en continue en fonction de la composition des fumes brutes. Actuellement, la base la plus utilise est la chaux. Mais le bicarbonate de sodium (procd NeutRec) peut aussi l'tre lors d'un traitement par voie sche.

a. Procd humide

Ce procd (Figure 1) est en gnral adapt aux grosses installations car il permet de rpondre aux exigences les plus svres. Il s'agit automatiquement d'une double filtration qui conduit la production de deux types de rsidus : les cendres volantes (90 % des REFIOM produits en volume) et le gteau de filtration (10 %). Les fumes dpoussires sont refroidies en dessous de leur point de rose (60 80C) par l'injection d'eau afin de condenser les acides sous forme liquide. Pour neutraliser ces acides,



du lait de chaux ou de la lessive de soude (soude caustique) est inject(e) en fines gouttelettes trs grande vitesse dans une tour de lavage. Le lait de chaux est une prparation liquide dans laquelle de la chaux est pralablement mise en solution dans l'eau. En sortie de la tour, les gaz sont purs des acides. Il est ncessaire de traiter les eaux de lavage issues de ce procd par neutralisation, coagulation, floculation, dcantation et dshydratation par filtre presse (ou filtre bande). Ce traitement physico-chimique des eaux de lavage conduit la production d'un gteau de filtration (Photo 6) et d'eau claire mais sale. Le gteau est obtenu aprs la dshydratation par filtre presse des boues dcantes. Le gteau de filtration contient les mtaux lourds sous forme d'hydroxydes prcipits et les polluants insolubles. Il est caractris par une faible teneur en chlorures partis en solution.

Photo 6 : Gteau de filtration brut (Source : TIRU)

L'eau sale peut tre traite sur place par vapoconcentration. De nombreux cycles successifs d'vaporation et de condensation permettent de rcuprer les sels valorisables (surtout les chlorures). La stchiomtrie, correspondant ce procd humide, est de l'ordre de 1. Cela signifie qu'il faut une demi-mole de chaux CaO pour neutraliser une mole de chlore. Cette technique est la plus intressante au niveau de la quantit de ractif utilise. Cette technique est la seule qui permet de capter efficacement le mercure en sortie de laveur en raison des faibles tempratures. Il est ajout du Tri-Mercapto-Triazine (TMT 15) aux eaux de lavage pour le faire prcipiter.

Eau

Filtre presse

Gteau de filtration

Traitement des eaux de lavage

Lait de chaux ou soude caustique charbon actif

Cendres volantes

Gaz Propres

Gaz sales

MIOM

Chemine

Tour de lavage

Electrofiltre

Four

Figure 1 : Procd humide de traitement des fumes (double filtration)

b. Procd semi-humide

Le procd semi-humide (Figure 2) consiste, pour neutraliser les gaz acides, pulvriser de fines gouttelettes de lait de chaux dans les gaz purer. Ce ractif est inject dans les fumes l'intrieur d'un racteur, o vont se faire les ractions chimiques. La diffrence avec le procd humide est l'absence d'eau pour condenser les fumes. Il n'y a pas d'effluent liquide en sortie de racteur : la phase liquide est totalement vapore. La premire partie de la raction se droule en phase humide (avec l'eau du lait de chaux). C'est la phase d'absorption des acides dans les gouttelettes. La temprature des gaz sche le



lait de chaux et la seconde partie de la raction se fait en phase sche lorsque toute l'eau s'est vapore. C'est la phase de neutralisation des acides par les particules de chaux. Les fumes sont ensuite filtres au moyen d'un filtre manche afin de rcuprer les REFIOM calciques (polluants et excs de chaux). La stchiomtrie des ractifs injects dans ce procd est de 1,2 1,6. Les ractions, plus lentes que dans le procd humide, obligent augmenter la quantit de ractif.

Filtre manches

REFIOM calciques

Lait de chaux charbon actif

Cendres volantes

Gaz Propres Gaz

sales

MIOM

Chemine

Racteur

Electrofiltre

Four

Figure 2 : Procd semi-humide de traitement des fumes (double filtration)

c. Procd semi-sec

Les fumes sont tout d'abord refroidies par vaporisation d'eau. La pression partielle en eau dans les fumes augmente. La neutralisation se fait par injection de chaux pulvrulente dans l'enceinte d'un racteur. Ce procd (Figure 3), aprs filtration des produits de neutralisation, donne les mmes REFIOM qu'avec le procd semi-humide. C'est pourquoi ils ne sont pas exprims dans les annexes 7 et 8. La stchiomtrie est de 1,5 2,5.

Four

Electrofiltre

Racteur

Chemine

MIOM

Gaz sales

Gaz Propres

Cendres volantes

Chaux pulvrulente charbon actif

Filtre manches

Eau

REFIOM calciques

Figure 3 : Procd semi-sec de traitement des fumes (double filtration)

d. Procd sec

Dans le procd par voie sche (Figure 4), deux types de ractifs peuvent tre utiliss : la chaux, comme prcdemment, ou le bicarbonate de sodium (procd NeutRec de Solvay).



De plus en plus d'UIOM utilisent le procd sec d'puration des fumes cause de la directive europenne (2000/76 CE) relative aux effluents liquides et parce que ce procd est plus volutif que les autres. Des seuils rglementaires plus stricts correspondent simplement une augmentation de ractif.

Filtre manches

Produits calciques rsiduaires ou

produits sodiques rsiduaires

Chaux pulvrulente ou bicarbonate de soude

charbon actif

Cendres volantes

Gaz Propres Gaz

sales

MIOM

Chemine

Racteur

Electrofiltre

Four

Figure 4 : Procd sec de traitement des fumes (double filtration)

. Procd la chaux

Les fumes, refroidies entre 200 et 250C, rentrent dans le racteur. De la chaux pulvrulente, le plus souvent hydrate, y est injecte. Aprs un temps de contact relativement long (2 6 secondes), les produits de raction se forment. Les gaz passent alors dans un filtre manches pour que les REFIOM calciques soient spars des fumes. Il est utilis un filtre manche pour allonger le temps de contact entre les gaz et le ractif. L'inconvnient de ce procd par rapport aux autres est que les ractions sont lentes : il faut donc beaucoup de ractif pour neutraliser les acides. La quantit de REFIOM forme est aussi augmente. Cependant, afin de compenser la cintique des ractions, il est possible de diminuer encore la temprature des gaz avant raction (une condensation des fumes plus grande engendre des ractions gaz-liquide plus rapides que gaz-solide). L'autre solution au problme de cintique est dveloppe par certains fabricants de chaux qui ont mis au point de la chaux active (Photo 7) dont les proprits sont nettement diffrentes. Le ractif fabriqu par Balthazard & Cotte et Lhoist s'appelle Spongiacal / Captacal. Cette chaux particulire est dope et broye selon un procd bien prcis. La surface spcifique (suprieure 35 m/g), la porosit (volume poreux suprieur 0,2 cm3/g), la basicit ainsi que la ractivit sont alors considrablement augmentes. La captation des polluants est nettement meilleure pour une quantit de ractif infrieure. Cependant, ce procd est pnalis par la carbonatation de la chaux par le CO2 des fumes qui bloque sa ractivit.

Photo 7 : Chaux hydrate ( gauche) et Spongiacal/Captacal ( droite) (Source : Balthazard & Cotte et Lhoist)

La stchiomtrie de ractif dans ce type de procd est de l'ordre de 2,5 dans le cas d'une chaux hydrate classique et de 2 avec l'utilisation de chaux active.



. Procd au bicarbonate de sodium

Prs de 20 UIOM en France, sur les 161, utilisent ce mode de traitement des fumes. Le procd sec au bicarbonate de sodium (procd NeutRec comme Neutralisation et Recyclage des produits sodiques rsiduaires) est quivalent au procd sec la chaux mais avec un ractif diffrent. Le bicarbonate de sodium utilis est issu du carbonate de sodium, lui-mme issu du calcaire et du sel. Le bicarbonate de sodium finement broy est inject dans le racteur et reste en contact avec les fumes pendant deux secondes environ. La temprature minimale est de 140C. La neutralisation des gaz acides par le bicarbonate de sodium comporte une tape d'activation thermique. Mis en contact avec les fumes chaudes, le bicarbonate de sodium se transforme rapidement en carbonate de sodium haute surface spcifique et porosit leve. Cette transformation du bicarbonate de sodium en "carbonate activ" confre au procd NeutRec d'excellentes performances de neutralisation des acides. Les produits de neutralisation, les Produits Sodiques Rsiduaires (PSR), sont rcuprs par un filtre manche. La stchiomtrie est de l'ordre de 2 mais l'exploitant rcupre moins de REFIOM qu'il n'a inject de bicarbonate (raction chimique dont certains produits sont gazeux et non solides). Dans ce procd, il n'est pas important de dpoussirer les fumes avant d'injecter du bicarbonate de sodium : la quantit de ractif reste la mme. Cependant, afin de pouvoir recycler facilement les PSR, il est intressant d'effectuer la sparation des cendres volantes et des PSR par une double filtration.

e. Condensation

Le dpoussirage des fumes doit tre fait en amont par un lectrofiltre. Ce procd consiste refroidir les fumes jusqu'aux alentours de 50C pour qu'elles se condensent. L'eau condense lors du refroidissement des fumes permet de capter les acides. Ainsi, les acides et les mtaux lourds sont absorbs par l'eau condense ou sont directement condenss. Les condensats sont rcuprs et neutraliss par du lait de chaux avant d'emprunter le rseau d'puration des eaux adquat. Ce procd, qui a du mal se dvelopper, est limit aux petites installations. Il engendre des cots d'investissement normes, compte tenu des matriaux spciaux ncessaires pour rsister l'acidit des condensats.

3. Charbon actif ou coke de lignite

Contrairement aux ides reues, les procds d'puration des gaz ne captent ni les mtaux lourds ni les dioxines ni les furanes. C'est l'action du dpoussirage qui est la raison de la diminution des concentrations de ces polluants : les polluants particulaires ou fixs aux poussires sont rcuprs par le systme de dpoussirage. Le procd au charbon actif est utilis pour le traitement des mtaux lourds, dioxines et furanes en complment de tous les traitements de fumes vus prcdemment. Il est mis en uvre si une UIOM dpasse les seuils rglementaires. Le charbon actif est un matriau issu du traitement thermique de charbon minral. Sa surface spcifique est ainsi augmente. Les polluants sont adsorbes (stocks) dans le charbon actif. En substitution au charbon actif, il peut tre utilis du coke de lignite. Plusieurs types d'utilisation existent dans le cadre du traitement des fumes d'incinration des ordures mnagres. Il peut tre inject, sous forme particulaire, directement dans les gaz purer (voie sche, semi-sche ou semi-humide). Cette forme se retrouve donc dans les REFIOM collects en aval. L'autre utilisation est le filtre charbon actif : le charbon actif est enferm dans une enceinte que les eaux de lavage des gaz (voie humide) traversent. Il est en gnral ncessaire de mettre plusieurs enceintes en batterie. Julien BERTHOLON - Matrise Sciences de l'Environnement, Milieux Urbains et Industriels - 2001/2002


II. Les REFIOM et l'environnement

A. Gnralits sur les REFIOM

Les REFIOM sont de trois types selon les diffrents procds d'puration des fumes d'incinration des ordures mnagres : les cendres volantes, les gteaux de filtration et les produits secs de neutralisation des gaz acides. La quantit de REFIOM dpend du mode de traitement des fumes. On peut estimer leur quantit moyenne entre 3 et 5 % du tonnage incinr. Des donnes moyennes de composition des REFIOM sont fournies en annexes 7 et 8. Le contenu des REFIOM est caractris par sa richesse en sels (chlorure de calcium, chlorure de sodium) produits par les ractions acide-base de neutralisation des gaz acides. Ils contiennent une grande quantit de mtaux. Le caractre dangereux des REFIOM provient de leur capacit librer, ou relarguer, les polluants tels les mtaux lourds et les dioxines et furanes. Par exemple, le plomb contenu dans un verre en cristal (30 % contre 1 % dans les REFIOM) ou le zinc qui revt les toitures sont sous une forme chimique qui les empche naturellement d'tre relargus dans leur environnement. Le principal vecteur du transport des polluants vers l'extrieur est l'eau. Depuis le 30 mars 1995, les REFIOM doivent tre stabiliss et solidifis avant d'tre stocks en CSDU de classe 1 (arrt du 18 dcembre 1992 modifi le 18 fvrier 1994 qui fixent les conditions d'acceptation en CSDU de classe 1). En effet, si la matrice des REFIOM stabiliss ne retient pas suffisamment les polluants, ils risquent d'tre capts par l'eau naturelle et polluer les aquifres ou tre absorbs par des organismes vivants. Cette caractristique, pour un matriau donn, relarguer un de ses constituants est appele la lixiviabilit et doit tre contrle avant stockage. Les REFIOM bruts tant pulvrulents, ils doivent aussi tre solidifis (rsistance mcanique adquat). La France en produit chaque anne 400 000 tonnes. Le stockage en CSDU de classe 1 cote en moyenne 183 /t de dchets (transport et stockage, hors stabilisation / solidification), les sites sont trs peu nombreux et il est de plus en plus difficile d'en ouvrir. Beaucoup d'exploitants d'UIOM rflchissent donc un systme de valorisation in situ pour remplacer le stockage.

B. Stabilisation / solidification

La stabilisation des REFIOM est une opration qui consiste diminuer leur toxicit, le plus souvent sous une forme chimique moins facilement mobilisable par l'environnement. Cette tape ne change pas forcment les proprits physiques du dchet. Elle est considre comme un pr-traitement si la dtoxication est incomplte. Des tests de lixiviation vrifient la bonne stabilisation : les polluants ne doivent pas tre relargus. La solidification est une opration qui transforme le REFIOM en un solide, le plus souvent monolithique afin de rduire au maximum les contacts entre le dchet et l'environnement. Le relargage des polluants est ainsi rduit. Cette tape est parfois confondue avec celle le la stabilisation (des ractions chimiques peuvent avoir lieu lors de la solidification). La solidification doit tre contrle par des tests de rsistance mcanique : aucun dlitement ou fissuration ne doit apparatre. Paralllement, la notion d'enrobage / encapsulation consiste entourer le dchet d'une enveloppe impermable et chimiquement inerte : "big-bag" et CET ou CDSU sont les exemples macroscopiques les plus pertinents appliqus notre cas. Les liants organiques sont des applications microscopique de l'encapsulation des dchets.



Les buts recherchs par la stabilisation / solidification sont donc les suivants : amlioration des possibilits de manutention et des proprits physiques du dchet ; limitation de la solubilit et/ou de la mobilit des constituants ; diminution de la surface travers laquelle se font les transferts ou pertes de substances dangereuses et la limitation de la permabilit du dchet obtenu. Plusieurs techniques de stabilisation / solidification des REFIOM sont actuellement disponibles. La plus courante est celle qui utilise des liants hydrauliques. La stabilisation / solidification par des rsines organiques est assez peu rpandue (au stade pilote) alors que la vitrification prend un essor important.

1. Liants hydrauliques

Un grand nombre de REFIOM sont stabiliss / solidifis par des liants hydrauliques et d'autres adjuvants spcifiques, tudis au cas par cas. Cette technique assure une bonne stabilit physique et chimique des produits solidifis pour un cot raisonnable, une mise en uvre facile et une application large. Les produits sont inertes aux ultraviolets, difficilement biodgradable et relativement insolubles dans l'eau. Les principales actions de ce traitement sont : de neutraliser les acides faibles et les bases fortes, de favoriser la prcipitation de certains sels solubles (mtaux lourds pigs), d'adsorber dans les silicates ttradriques les ions restant en solution aprs prcipitation et de participer aux processus de solidification et glification (matrice solide peu permable). Le poids et le volume des REFIOM, aprs traitement aux liants hydrauliques, est multipli par deux (97 % de matire inerte et 3 % de polluants dangereux dont le tiers sous forme stable). Ceci pose donc des problmes de cot et d'espace dans les CSDU de classe 1. Un autre problme rsoudre est la prsence d'impurets susceptibles de nuire la prise du ciment. Les matires organiques, les sels de manganse, cuivre, plomb, tain, zinc, les sels de sodium et certains chlorures peuvent retarder de quelques jours, voire inhiber, la prise des liants hydrauliques. Ces composs sont, de plus, lixiviables et risquent d'engendrer des gonflements et fissures. La prsence de chaux en excs risque d'augmenter le pH et de former des complexes mtalliques solubles (zinc et plomb). La longvit des solides obtenus (tudie par Inertec, filiale de Sita et Soletanche-Bachy) peut tre diminue par la prsence d'htrognits (sgrgation des composs lors de la solidification, prsence d'air). Le cot de ce traitement est de l'ordre de 275 340 /t en incluant le transport dlicat de ces matires dangereuses et leur stockage. Des brevets sont dposs sur les diffrents procds par Inertec, Ecofix, Ashrock... Les liants hydrauliques peuvent tre remplacs par du laitier de hauts fourneaux vitrifi moulu et employ de la mme manire. Cette technique, au stade de pilote, peut engendrer des problmes de rsistance mcanique.

2. Liants organiques

Les liants organiques sont utiliss pour la stabilisation des dchets radioactifs ou organiques difficilement destructibles par incinration. On les rencontre peu lors de la stabilisation / solidification des REFIOM. Il est nanmoins intressant de les citer puisqu'il est possible de les utiliser. Les principales limites sont d'ordre conomiques (grande quantit de polymre) et technique (instabilit la lumire et la chaleur, les nitrates et chlorures ne sont pas compatibles avec les rsines, pas de neutralisation chimique) et rglementaire (test de non-fermentescibilit qui caractrise leur tenue long terme avant leur stockage en CSDU). L'action principale de ces liants est d'encapsuler les dchets sans raction directe entre le dchet et le polymre (confinement des polluants). La trs faible permabilit des solides obtenus leur confre des performances souvent meilleures que celles des liants hydrauliques.



Ces liants se divisent en deux sous-groupes suivant les caractles rsines thermodurcissables et les rsines thermoplastiques. Les rsines thermodurcissables (ure formaldhyde et epoxyde application dans le domaine des dchets non radioactifs. Elles spolymrisation de monomres en prsence d'un catalyseur (ed'une monte en temprature mais se dcomposent). Les dchmonomres, ou pr-polymres, qui ont pour but de les piger (ples monomres et les dchets) : c'est une microencapsulation. Les rsines thermoplastiques (asphalte-bitume, polythylpolystyrne mais aussi plastiques extraits de la collecte slectsont des matriaux organiques dont la viscosit diminue quand laliants sont insolubles dans l'eau, ont de bonnes proprits de coconfrant une bonne rsistance mcanique. Cependant, le solidtre conditionn en fts servant de conteneur (moule assumcanique). L'utilisation simple consiste mlanger le dctemprature approprie et de couler le mlange dans les fstocks en CDSU de classe 1. Contrairement aux procds inorganiques, ces techniques ncomplexes et une mains d'uvre spcialise. La consommationen raison de la fonte des polymres et de la dshydratation velong terme des solides obtenus n'est pas encore prouve et cesdpass le stade pilote.

3. Vitrification

a. Vitrification dite "classique"

Le procd de vitrification (Figure 5) vise traiter les cendres volantes issues du dpoussirage des fumes afin d'obtenir un vitrifiat, ou verre de REFIOM (matrice vitreuse o les polluants sont parfaitement confins dans un matriau non poreux). Cette technique est une alternative aux techniques prcdemment exposes mais qui offre au dchet la possibilit d'tre assimile une matire premire secondaire. Le but recherch est donc lgrement diffrent : crer de la matire valorisable et non stabiliser / solidifier un dchet toxique pour le stocker.

Figure 5 : Procdcendres volantes

(Source : E

Les cendres sont introduites en continu dans le four de vitrificatpartie centrale du four, un systme de chauffe (torche lectrique sans projection d'air ou certains procds utiliss enporte en fusion les produits traiter (de 1350 1450C). Le temdes cendres dans le four permet un taux d'infondus nul et homognit du vitrifiat (phnomnes de convection du bain dde chauffe). Le vitrifiat passe ensuite dans une zone de tranquiproduit en fusion est vacu par un orifice de coule, vers un dispositif de refroidissement et de conditionnement adapt l'utilisation finale du vitrifiat. Le refroidissement tant rapide, Julien BERTHOLON - Matrise Sciences de l'Environnement, Milieux Urbairistiques du matriau utilis : principalement) n'ont aucune ont issues d'une raction de

lles ne ramollissent pas lors ets sont mlangs avec des as de liaison chimique entre

ne, polypropylne, nylon, ive des ordures mnagres) temprature augmente. Ces uverture et une lasticit leur e facilement dformable doit rant une bonne rsistance het avec la rsine une ts qui seront thoriquement

cessitent des quipements d'nergie est plus importante ntuelle du dchet. La tenue techniques n'ont pas encore

de vitrification des de procd humide uroplasma)

ion. Dans la plasma, arc mtallurgie) ps de sjour une parfaite au systme llisation et le

Photo 8 : Coule de vitrifiat en sortie de four (Source : Europlasma)

ns et Industriels - 2001/2002


le liquide obtenu en sortie du four (Photo 8) passe l'tat vitreux, ou amorphe (mlange homogne non cristallin). Ce refroidissement rapide permet d'viter la formation de phases rduites cristallises facilement altrables (sulfures, phosphures) et favorise les phases plus rsistantes comme la spinelle. Le vitrifiat reprsente environ 90 % de la masse traite, mais le volume ne reprsente que 15 % du volume initial. Les fumes dgages par le four de vitrification sont traites de la mme manire que celles de l'UIOM laquelle l'unit de vitrification est en gnral associe. Le procd de vitrification est optimis pour un systme d'puration des fumes par voie humide : les sels contenus dans les REFIOM de voie sche (chlorures et sulfates) se volatiliseraient dans le four de vitrification et l'obligation de les neutraliser ncessiterait d'augmenter la quantit de ractifs. L'excs de calcium (ou de sodium) dans le REFIOM obligerait aussi d'augmenter notablement la temprature de fusion dans le four. Il est donc plus intressant de sparer les cendres volantes des autres REFIOM pour les vitrifier. Pour les mmes raisons que prcdemment, il n'est pas judicieux de vouloir vitrifier le gteau de filtration. De plus, les polluants y sont sous une forme stable. La vitrification engendre un cot d'exploitation de l'ordre de 380 /t de cendre. Ce cot inclut l'ensemble des charges d'exploitation et reste suprieur la stabilisation / solidification classique. Cependant, cet cart est ramener au statut des sous-produits qui, dans le cas de la vitrification, ne sont pas des dchets ultimes mais des matires premires secondaires valorisables. Actuellement en France, une unit de vitrification est en exploitation Cenon (Bordeaux). D'autres, comme Saint-Ouen pour le Syctom de Paris, Bgles (Bordeaux) ou Nice se mettent en place. Ce procd est gnralis dans d'autres pays comme le Japon ou prs d'une quarantaine d'units de vitrification sont en exploitation. Les pays comme la Belgique, la Core ou Taiwan, qui ont de gros problmes de dioxine rsoudre, sont en train d'tudier l'alternative de la vitrification.

b. Vitrification par creuset froid

Il existe une autre forme de vitrification. Etudie depuis 20 ans par le Centre d'Etudes Atomiques (CEA) pour la vitrification de dchets nuclaires, la vitrification par creuset froid (Figure 6) est galement adapte des applications civiles. Des essais de vitrification d'amiante, de mchefers et de boues de station d'puration ont t raliss avec succs. Le CEA vient de breveter un procd de vitrification par creuset froid des REFIOM chargs en chlorures (c'est le cas des REFIOM issus du traitement des fumes par voie semi-humide, semi-sche ou sche).

Figure 6 : Principe de la vitrification par creuset froid (Source : CEA)

Photo 9 : Four de vitrification par creuset froid (Source : CEA)



Le systme de chauffe est caractris par un inducteur (courant de Foucault). La technique du creuset froid, galement appel "autocreuset", consiste isoler la paroi du four du matriau en fusion en interposant une fine couche solide (1 10 mm) du mme matriau ; celle-ci se forme spontanment, au contact des parois du four refroidies par circulation d'eau. Quand cet "isolant" est en place, il est possible de traiter des dchets toxiques qui mettraient en pril le four, monter des tempratures extrmes (2500C et plus typiquement 1400C pour les REFIOM), laborer des matriaux ultra-purs sans craindre un contact avec les parois. Seule contrepartie : temprature identique, la consommation nergtique est plus leve que dans un four de vitrification classique. Mais jusqu'ici, la vitrification des REFIOM restait difficile du fait de leur teneur en chlorures, volatils aux tempratures de vitrification. Pour contourner cette difficult, les REFIOM sont chauffs dans un four de vitrification par creuset froid. L'lvation de temprature gnre des produits gazeux chargs en mtaux lourds sous forme de chlorures (zinc, plomb, cadmium, chrome, etc.). Ces produits gazeux sont rcuprs, puis lavs dans un racteur gaz / liquide afin de bloquer les mtaux dans une solution aqueuse. Cette solution passe ensuite dans un appareil de prcipitation, ce qui permet de rcuprer les mtaux. Le prcipit est filtr, lav, puis rintroduit dans le four o il se prte alors la vitrification puisque les mtaux sont alors sous forme d'oxydes. Sur la Photo 9, on distingue clairement le verre encore solide (fragments rouges et noirs) et le verre liquide (jaune). Il faut surtout savoir qu'au lieu de "btonner" chaque anne 12 000 tonnes de REFIOM (la stabilisation / solidification au liants hydrauliques double le poids des REFIOM), la vitrification (classique ou par creuset froid) permettrait d'obtenir environ 5000 tonnes de verres totalement inertes et valorisables. Les diffrences de consommation d'nergie et de cot sont-elles en quilibre avec le changement de statut du produit ?

C. Valorisation des REFIOM

1. Les REFIOM sodiques

La production de REFIOM sodiques est couple l'puration des fumes d'UIOM par voie sche utilisant le bicarbonate de sodium comme ractif. Ils correspondent l'ensemble cendres volantes et PSR. Selon le type de filtration, simple ou double, le traitement de ces REFIOM est diffrent. Ces produits contiennent aussi le charbon actif ventuellement mis en uvre au cours du traitement des fumes.

Simple filtration des fumes Les REFIOM sodiques issus d'une simple filtration sont mlangs des liants hydrauliques, puis mis en solution aqueuse avec certains additifs. La suspension forme passe par un filtre presse qui spare les insolubles. On obtient une saumure et un gteau de filtration. La saumure brute passe sur un filtre sable et sur un filtre charbon actif pour que les composs organiques restants soient adsorbs. Les dernires traces de rsidus sont limines par le passage sur des rsines changeuses d'ions (essentiellement les mtaux lourds). La saumure, parfaitement pure (25 % de sels secs en masse), peut alors tre injecte dans la fabrication de carbonate de sodium en tant que matire premire de substitution. Le gteau de filtration, contenant les liants hydrauliques, se solidifie et constitue un matriau inerte (selon les normes franaises de stabilisation) et adapt un stockage en CSDU de classe 1. L'utilisation d'un filtre presse diminue les occlusions d'air et le risque de sgrgation des composs lors du durcissement : les htrognits chimiques et mcaniques sont rduites, la longvit du solide est augmente et l'absence de fraction soluble rsout le problme de la lixiviabilit. Grce au recyclage interne de tous les fluides de



lavage et de rgnration des rsines changeuses d'ions, le procd ne prsente aucun effluent aqueux. Cette technique (Figure 7), procd Revatech, est mise en uvre par Resolest.

Figure 7 : Principe de la valorisation des cendres volantes et produits sodiques rsiduaires mlangs

Filtre sable

Mlangeur

Liants hydrauliques

Dchets ultimes

Filtre presse

Rsines changeuses d'ions

Filtre charbon actif

Racteur

Eau et additifs

Cendres volantes et PSR mlangs issus d'une simple filtration

Saumure recyclable dans la production de carbonate de sodium

Double filtration des fumes Les PSR (spars des cendres volantes) sont mis en solution aqueuse pH contrl, avec certains additifs. La suspension forme passe par un filtre presse qui spare les insolubles : hydroxydes de mtaux lourds, charbon actif et restes de cendres volantes. On obtient une saumure brute et un gteau de filtration. La saumure fait l'objet d'une puration complmentaire (filtre sable, charbon actif et rsines changeuses d'ions), et atteint une puret (25 % de sels secs en masse) qui permet sa valorisation dans la fabrication de carbonate de sodium. Le gteau de filtration constitue les seuls dchets ultimes stocker en CSDU de classe 1 (avec les cendres volantes). Comme dans le cas de la valorisation des PSR, le procd (Figure 8) ne prsente aucun effluent aqueux.

Figure 8 : Principe de la valorisation des cendres volantes et produits sodiques rsiduaires spars

Cendres volantes issus d'une double filtration

Eau rutilise

Dissolveur Filtre presse

Dchets ultimes

PSR issus d'une double filtration

Dissolveur Filtre bande

Solides recyclables

Traitement chimique puis thermique

Eau et additifs

Filtre sable Rsines changeuses

d'ions

Technique austade de pilote

Technique actuellement utilise

Filtre charbon actif

Saumure recyclable dans la production de carbonate de sodium

Un procd similaire combine le traitement des PSR avec celui des cendres volantes issues d'une double filtration. Il s'agit du procd Neutrec Solides (Figure 8) brevet par Solvay. Ce procd est au stade pilote et les premiers rsultats de l'tude seront disponibles en 2003.



Les cendres volantes pralablement laves passent sur un filtre bande. Le gteau de filtration est stabilis chimiquement puis trait thermiquement pour former une matire valorisable (sans dioxine ni furane). Le traitement chimique par phosphatation (formation de phosphates de mtaux lourds stables) diminue le retard de prise des liants hydrauliques, supprime les gonflements, freine le retrait et amliore les performances mcaniques des mortiers. Le traitement thermique amliore la rsistivit du bton et augmente la teneur en verre. Ce traitement thermique sert dtruire les organiques (notamment dioxines et furanes) Des tudes de laboratoire sont en cours pour dfinir les domaines d'applications possibles de ce solide : btiments et travaux publics. L'eau de lavage des cendres volantes est utilise comme eau de dissolution dans le procd de traitement des PSR dcrit prcdemment. Ce procd recycle d'une part la totalit des sels solubles contenus dans les cendres volantes et les PSR, et d'autre part une trs grosse partie des insolubles. Ceci rduit la masse de dchets ultimes du dpoussirage et de la neutralisation des acides moins de 4 kg/t d'ordures mnagres incinres. Dans l'optique de ce futur traitement des cendres volantes et PSR, le systme de double filtration est souvent conseill, ds maintenant, aux exploitants dsireux d'utiliser le procd sec au bicarbonate de sodium. Les procds de traitement des PSR sont d'autant plus intressant pour les exploitants que les produits sortant des units de traitement ne sont pas soumis la Taxe Gnrale sur les Activits Polluantes (TGAP). En effet, ces produits ne sont pas considrs comme des dchets mais comme matire premire secondaire valorisable.

2. Les REFIOM calciques

Lors du traitement des fumes par voie humide base de chaux, les sels calciques solubles produits par les ractions acide-base partent en solution. Nous avons vu qu'il tait possible de les extraire des effluents liquides par vapoconcentration. De nombreux cycles successifs d'vaporation et condensation permettent de recueillir ces sels. Le chlorure de calcium CaCl2 (principal sel extrait, en quantit) peut-tre recycl comme sel de dneigement. Le sulfate de calcium CaSO4 est un matriau inerte, proche du gypse, qui peut servir dans le renforcement de galeries de mines. Le fluorure de calcium CaF2 n'est ni soluble ni toxique. Les voies de valorisation sont donc grandes. En France, il est cependant impossible d'utiliser ces sels pour le dneigement. Ces sels sont alors utiliss pour acclrer la prise du bton ou comme absorbeur d'humidit (conditionn en sachets). Le procd Trefid de Balthazard & Cotte consiste valoriser les REFIOM calcique par une double dessalinisation (saumure de CaCl2 et de NaCl et prcipit de CaSO4), suivie d'une lixiviation basique la soude (limination des mtaux lourds), d'un lavage (extraction de la soude et des mtaux puis rgnration de la soude avec du CO2 issu de l'UIOM) et d'une neutralisation (eau et gaz carbonique). Les produits de ce traitement sont : un rsidu stable dont l'utilisation comme matire premire secondaire peut tre envisage comme remblai routier et des boues d'hydroxydes mtalliques issues d'un filtre presse stabiliser avant stockage en CSDU de classe 1.

3. Vitrifiats ou verres de REFIOM

Le devenir du vitrifiat en tant que matire premire secondaire, dpendra de la lgislation venir, notamment de l'arrt sur les rsidus de procds thermiques (RPT) paratre courant 2002. Cet arrt va dterminer les tests et les seuils qui s'appliqueront ces rsidus. Il est techniquement possible de sparer les mtaux (boues mtallifres) du vitrifiat. Ces boues sont alors traites par l'industrie mtallurgique pour recycler les principaux mtaux lourds (Plomb, Zinc) comme matire premire (170 kg de mtaux par tonne de boue mtallifre). Cette filire reste encore innovante (sparation des boues mtallifres et du vitrifiat) et conomiquement limite. Dans la plupart des cas, les mtaux ne seront pas extraits



et resteront dans le vitrifiat ou seront volatiliss lors du processus de vitrification. C'est le cas du vitrifiat dont nous parlerons dans cette partie. Du fait de sa faible teneur en mtaux lourds et de son excellent comportement aux tests de lixiviation (lixiviation proche de zro), le vitrifiat minimise long terme les risques de contamination de la nappe phratique. En effet, de nombreux test de stabilit long terme (quivalent ceux raliss par le CEA sur les dchets radioactifs) montrent que ces verres sont stables sur des dures de 500 000 ans (vitesse d'altration faible). De nombreux tests montrent que le taux d'infondus (trs infrieur 1 %) est similaire celui d'un verre vitre classique. La quantit de mtaux de transition (cobalt, zinc, plomb, manganse, cuivre) est par ailleurs similaire la composition des vitraux des grandes cathdrales. Ces mtaux, sous forme d'oxydes sont stables et ne risquent pas d'tre relargus dans l'environnement. De plus, les paramtres d'cotoxicologie observs sont conformes aux critres d'valuation de l'cotoxicit des dchets. Le vitrifiat possde approximativement la composition d'une roche basaltique (teneur en lments toxiques infrieure aux seuils de potabilisation de l'eau).

Photo 10 : Pav de vitrifiat. (Source : Europlasma)

Valorisable, le vitrifiat pourra donc tre utilis comme matriau de construction (pavs, dalles) ou de remblai. La communaut urbaine de Bordeaux, propritaire du vitrifiat de l'unit de Cenon, va mettre en uvre la ralisation et l'utilisation de pavs de vitrifiat (Photo 10) pour raliser un giratoire et un abris de bus. Cependant, si sa valorisation n'est pas possible, il devra tre stock en CET de classe 3 comme dchet inerte. Cette alternative restera conomiquement viable compte tenu du prix de stockage en CET de classe 3. Le cot le la vitrification deviendra certainement comptitif lorsqu'un exutoire sera trouv pour les vitrifiats. La vitrification offre, sur un plan cologique, des avantages significatifs dans la qualit et le comportement long terme des produits obtenus et la garantie de la destruction complte des dioxines prsentes dans les cendres volantes. C'est l'atout majeur du procd de vitrification.

III. Les MIOM et l'environnement

A. Gnralits sur les MIOM

L'incinration des ordures mnagres en France conduit la production de 3 millions de tonnes de MIOM par an (80 90 % des dchets solides de l'incinration). Ces MIOM reprsentent 25 % du tonnage incinr et 10 % du volume entrant. Ces rsidus solides sont constitus de la partie lourde et incombustible des dchets incinrs. Ils se prsentent sous forme de granule de couleur grise (Photo 11). La teneur en lments imbrls tmoigne de la matrise de la combustion des ordures. Les MIOM subissent, la sortie du four, une extinction humide (en gnral plongs dans de l'eau) suivie d'un premier dferraillage l'aide de tambours magntiques. Les objets encombrants (monstres) sont aussi retirs.

Photo 11 : MIOM en sortie de four (Source : Tiru)

La composition moyenne des MIOM bruts est la suivante : 62 % de verre et d'alumine, 18 % de calcaire et de chaux, 15 % d'eau (jusqu' 25 %), 2 % de sels, 1 2 % d'imbrls et moins de 1 % de mtaux lourds. Une composition plus prcise (MIOM et lixiviats de MIOM) est donne en annexe 7 et 8.



Si l'exploitant de l'UIOM choisit de valoriser les MIOM (s'il existe des dbouchs), des analyses de lixiviation vont dterminer leur devenir. Les seuils limites rglementaires, prsents en annexe 4, sont prciss par la circulaire du 9 mai 1994. Les grandes catgories, bases sur les rsultats de lixiviation, sont les suivantes : - V : les MIOM sont directement valorisables; - M : les MIOM ncessitent une priode de maturation; - S : les MIOM ne sont pas valorisables et doivent tre stocks en CSDU de classe 2. Des tudes montrent que la teneur en dioxines des MIOM est de l'ordre de celle des sols non pollus. D'autres tudes montrent que les transferts de polluants vers l'environnement sont trs faibles et n'ont lieu que par l'intermdiaire des particules en suspension. Le relargage est trs limit, compte tenu des conditions d'utilisation restrictives. Il reste cependant le problme de la variation de niveau des nappes phratiques et de la remonte capillaire des eaux situes proximit du lieu de mise en place. En effet, les tests de lixiviation permettent de caractriser le potentiel polluant mais ne donnent pas de prcision sur les modes de diffusion de ces polluants in situ, en fonction des sols.

B. Maturation et/ou stockage des MIOM

Les MIOM sont des produits encore en volution la sortie de l'extracteur de l'UIOM. Pour tre valoriss, ils vont subir une priode de maturation de trois douze mois si les tests de lixiviation l'exigent. La maturation se fait sur une plate-forme de traitement des MIOM appele Installation de Maturation et d'Elaboration (IME) des mchefers. Ces plates-formes peuvent aussi servir de lieu de stockage tampon ou de transit si les MIOM sont directement valorisables.

MIOM brut la sortie de l'UIOM

Valorisation des mtaux

ferreux

Sparation des mtaux ferreux

MIOM tri Analyses delixiviation

MIOM analys class V

MIOM analys class S

MIOM analys class M

Vers un centre de maturation

En France, on compte actuellement une quarantaine d'IME qui traitent plus de 2,25 millions de tonnes de MIOM par an, soit prs de 70 % de la production totale de MIOM. La mise en service de plus de 60 % des installations (traitant 65 % du tonnage) sest faite entre 1995 et 1998. Les plates-formes ont des capacits de traitement trs variables, de 10 000 t/an plus de 200 000 t/an (la moyenne se situe 40 000 t/an).

Maturation (3 mois)

Refus Scalpage

Refus Criblage

Valorisation des mtaux ferreux

(acier)

Sparation des mtaux ferreux

Valorisation des mtaux non ferreux (aluminium)

Sparation des mtaux non ferreux Afin de protger les eaux

souterraines d'ventuelles pollutions, les alvoles des IME sont amnages de la faon suivante : 1 m d'argile en scurit passive et une membrane en Polythylne Haute Densit (PeHD) de 2,5 mm en

Analyses delixiviation Stockage en Centre

de stockage de dchets ultimes de

classe 2 Valorisation en technique routire ou en matriaux de construction

Figure 9 : Les diffrentes voies possibles des MIOM



scurit active, sur laquelle repose une couche de sable de 50 cm. Les lixiviats sont traits en station d'puration ou peuvent tre utiliss pour arroser les MIOM et acclrer la maturation. Les tapes subies par les MIOM sont rsumes dans l'organigramme de la Figure 9. La maturation des MIOM consiste laisser les ractions chimiques exothermiques se faire naturellement afin que les polluants soient stabiliss (moins mobilisables) et que la rsistance mcanique augmente. Les principales ractions chimiques font intervenir la forte teneur en eau en sortie d'UIOM (15 %), les eaux mtoritiques et l'air : oxydation lente des ferrailles et des imbrls, carbonatation de la chaux et minralisation (stabilisation des mtaux : la baisse du pH d la carbonatation de la chaux induit la formation d'hydroxydes mtalliques stables et insolubles). L'laboration a lieu au cours de la maturation ou aprs. Il s'agit de la prparation proprement dite qui a pour but de donner une homognit au mchefer : retirer les lments indsirables (imbrls et nodules d'aluminium responsables de gonflements) et/ou les lments valorisables (mtaux ferreux et non ferreux). On obtient aprs quelques mois : une baisse importante du Carbone Organique Total (COT), une baisse lgre de la fraction soluble, une baisse trs sensible du plomb et des autres mtaux lorsqu'ils sont dtectables et une augmentation des sulfates. Le relargage des chlorures se fait en quelques annes, celui des sulfates en une centaine d'annes alors que les mtaux et le COT font partie prenante de la minralisation. Des traitements aux liants hydrauliques (1 7 % de la masse finale), visant amliorer les caractristiques mcaniques des MIOM et largir leur champ d'application, sont mis en uvre sur certaines plates-formes. Ils permettent aussi de baisser le taux de sulfates, si celui-ci est trop lev, pour passer de la catgorie "M" la catgorie "V". Aprs traitement en IME, la plupart des MIOM classs "M" peut passer "V". Les MIOM qui, aprs un an, ne correspondent pas aux exigences de la catgorie "V", sont stockes en CSDU de classe 2. Les cots de traitement et de stockage s'ajoutent donc. Le cot global de gestion d'une plate-forme (incluant investissement, exploitation et recettes) est situ autour de 14 /t. Ce cot est ramener l'objectif initial : dtourner les MIOM du stockage en CSDU (70 /t) et les substituer l'utilisation de granulats naturels.

C. Techniques de valorisation des MIOM

Le taux de valorisation des MIOM tait de 56 % en 1995 et de 96,7 % fin 2001. Certaines IME peuvent arriver un taux de 98,4 % lorsque les tapes suivantes sont ralises : criblage, sparation des ferreux et non ferreux, broyage du refus et sparation des imbrls lgers. La valorisation des MIOM fait partie des covariantes dans le domaine des travaux publics ou de la construction. Il s'agit d'utiliser toutes les techniques qui consistent rutiliser des matriaux plutt que d'en extraire d'autres. Sans valorisation, les MIOM doivent aller en CSDU de classe 2, pour un cot (incluant transport, redevance au CSDU et TGAP) denviron 70 /t. Une tude SOFRES/AMF/ADEME note que "la valorisation des mchefers permet de rduire le cot de gestion des mchefers d'un facteur 2 4 selon da distance du CET, soit d'environ 7 15 % du cot d'incinration, et d'environ 2 5 % du cot de la gestion des ordures mnagres." Cependant, les limites de la valorisation des MIOM sont essentiellement dues la faible extraction des non ferreux qui, pourtant, est un enjeu majeur dans la qualit du matriau utilis en technique routire. La commercialisation des MIOM, issus d'une IME, est difficile puisque le matriau est encore considr comme un dchet. Prs de 20 % des IME le mettent disposition gratuitement et 16 % (essentiellement des collectivits locales) assurent, en plus, le chargement et le transport.



1. Valorisation des mtaux

L'acier est le premier lment spar du reste des MIOM grce l'utilisation de tambours magntiques. La rcupration des mtaux ferreux issus des MIOM est conomiquement trs intressante par rapport au recyclage brut qui ncessite plus d'investissements et de main d'uvre. Les fabricants prfrent ce type de ferraille puisqu'elle est de meilleure qualit et directement utilisable. L'aluminium, second lment extrait, est rcupr par induction (courant de Foucault : champs lectromagntiques qui s'oppose aux mtaux non ferreux). Ces deux mtaux sont rachets par les filires correspondantes. Les recettes la tonne d'ordures mnagres incinre, pour la majorit des IME sont de l'ordre de 1 /t pour les mtaux ferreux et 1 /t pour les non ferreux. On observera que la rcupration de l'acier et de l'aluminium obissent deux logiques distinctes. La rcupration de l'acier vise essentiellement dferrailler les MIOM pour leur donner une composition homogne, et leur permettre ainsi d'tre utilis. La rcupration de l'aluminium a, en plus, un objectif financier : bien qu'elle concerne des volumes beaucoup plus faibles, elle rapporte aussi davantage (l'aluminium reprsente trois fois moins en masse, mais rapporte trois fois plus que l'acier).

2. Technique routire et travaux publics

L'utilisation des MIOM en technique routire (Photo 12 et 13) s'est d'abord limite la ralisation de remblais. Des ralisations routires en sous-couche ont ensuite vu le jour. C'est en testant des utilisations en couche de base (directement sous le bitume) que des problmes sont apparus : des gonflements de la surface bitumineuse. Ces gonflements ont t expliqus par la prsence d'aluminium dans les MIOM : ractions chimiques s'accompagnant d'une augmentation de volume si la pression des couches suprieures est faible. Pour utiliser les MIOM en couche de base, il est donc indispensable de leur faire subir un traitement adquat, au liants hydrauliques (ciment) ou hydrocarbon (mousse de bitume) et d'en retirer l'aluminium. Les particules fines doivent tre limines et la quantit d'imbrls contrle. Le ciment permet d'amliorer la rsistance mcanique, mais aussi de rduire la lixiviabilit des mtaux. Actuellement, en technique routire, les MIOM sont essentiellement utiliss en couche de forme (ronds points, parking, autoroute) ou remblai (bords d'autoroute, remblais de quais SNCF, comblement de mines) pour des chantiers ncessitant des quantits importantes. Ils peuvent remplacer le sable trait au liant hydraulique. Les intrts de ce matriau sont : la prise hydraulique naturelle, la granulomtrie constante en sortie d'IME, la portance leve et une teneur en eau optimale. Cependant, la circulaire du 9 mai 1994 limite l'utilisation des MIOM. Ils doivent tre compacts rapidement aprs leur mise en place, afin de rduire les phnomnes de tassement diffrentiel et de lessivage. Les autres conditions d'utilisation en technique routire sont les suivantes :

- dans une zone non inondable ; - une distance d'au moins 30 mtres de tout cours d'eau ; - en dehors de tout primtre d'un point de captage d'eau ; - les MIOM ne doivent pas tre utiliss en remblais de tranches comportant des

canalisations mtalliques (possibilit d'effet de pile). Ces prescriptions, respectant le principe de prcaution, seront reprises ou modifies par l'arrt "Rsidus de Procds Thermiques" (RPT) qui devrait paratre courant 2002. Les rsultats dtudes ralises en conditions relles sur des MIOM utiliss en technique routire apportent les conclusions suivantes :

- apport faible des mchefers sur la composition des eaux de percolation ; - apport de chlorures du mme ordre de grandeur que celui dun salage hivernal ;



- apport de mtaux lourds bien infrieurs aux teneurs de sols non contamins ; - diminution importante des quantits relargues aprs un an ; - faible toxicit (pH neutre) ; - pas de changement des caractristiques gotechniques.

Photos 12 et 13 : Utilisation de MIOM en technique routire (Source : YPREMA)

Selon le type de procd utilis, les recettes sont situes entre 1 et 7,5 /t de MIOM sortant d'IME lorsque ceux-ci ne sont pas mis disposition gratuitement. Les entreprises traitant les MIOM ont dpos les noms de leurs produits : Ecograve est une marque dpose par Yprema, Grave Urbaine par TIRU et Scorcim par Jean Lefebvre (Vinci Environnement). Mais dans le cadre de cette valorisation, plusieurs problmes restent rsoudre : la compatibilit des rythmes de production avec les rythmes d'utilisation (priode de l'anne, quantit), l'htrognit des MIOM d'une UIOM l'autre et la rticence des matres d'ouvrages utiliser ce type de matriau.

3. Matriaux de construction, btons

Une technique de valorisation des MIOM consiste en substituer 50 % en masse aux matires premires lors de la fabrication de ciments. Ces ciments, quivalents aux ciments Portland pour certains ou prise rapide pour d'autre, sont utiliss dans l'laboration d'lments prfabriqus en ciment. Cette technique, mise au point au Japon, est dveloppe par Taiheiyo Cement Corporation : ces ciments utiliss pour la formulation de matriaux lgers, comme les parpaings de cloisons non porteuses, sont appels Ecociments. L'aluminium doit tre pralablement extrait des MIOM. En effet, en prsence d'humidit, il devient instable et gonfle. Les mtaux lourds sont vaporiss dans le four et sont ensuite extraits sous forme de chlorures, capts lors de l'puration des gaz produits. Les dioxines sont dtruites la temprature du four et un refroidissement rapide empche leur reformation. Les tests de lixiviation de ces ciments sont satisfaisants puisque la quantit de mtaux lourds ne dpasse pas les limites de dtection et le relargage des chlorures est infrieur aux seuils de potabilisation de l'eau. Les MIOM peuvent aussi tre utiliss en substitution partielle du feldspath dans la fabrication de carreaux de grs (carrelage). Cette technique, mise au point par Eco-Conception Conseil, est au stade de pilote industriel afin de mettre en vidence la durabilit et la qualit du produit. Les avantages sont nombreux par rapport la technique classique : cot des matriaux utiliss rduit, temprature de cuisson diminue (de 1200C 1180C) et rsistance mcanique augmente (de 20 40 %). Cependant, la prsence de mtaux non ferreux limite le procd aux carreaux de couleur fonce.



IV. Bilan massique de l'incinration des ordures mnagres

Le bilan matire complet des entres et sorties d'une UIOM doit prendre en compte les solides, liquides et gaz. Nous allons nous limiter aux solides en tudiant leur bilan massique. Cependant, il est bon de noter que la consommation en eau est comprise entre 0,5 et 1,6 m3/t de dchets incinrs (un procd humide peut consommer lui seul 0,6 1 m3/t) et que le volume d'air ncessaire la combustion est estim 5500 Nm3/t incinre. Il faut aussi savoir que le bilan massique de chaque UIOM est spcifique. Il dpend essentiellement des conditions d'exploitation, mais aussi du tri des dchets avant incinration, des habitudes alimentaires locales et des variations saisonnires. Les donnes fournies par la figure 10 sont donc des estimations moyennes : plus que la prcision de ces chiffres, il faut en retenir l'ordre de grandeur. Plus qu'un bilan massique de ces solides (REFIOM et MIOM), nous allons tudier l'ensemble de la filire dchets solides de l'incinration en y incluant la valorisation ventuelle des MIOM et REFIOM par les techniques actuellement en exploitation. Les procds au stade pilote (Neutrec Solides, vitrification par creuset froid), n'ayant pas fournis suffisamment de rsultats, n'y sont pas reprsents. La technique de stabilisation utilise dans ce bilan (en dehors du procd de vitrification) correspond aux liants hydrauliques.

Figure 10 : Bilan massique de l'incinration des ordures mnagres

CSDU 1 : Centre de stockage de dchets ultimes de classe 1 CSDU 2 : Centre de stockage de dchets ultimes de classe 2 Chiffres donns en kilogrammes (kg)

Maturation Elaboration Stockage

Valorisation des PSR

Valorisation des PSR

Stabilisation Solidification

Stockage


Stockage


Stockage


Stockage Vitrification et/ou Evapoconcentration


Stockage


Stockage


Stockage

Procd humide Chaux : 7 kg

Procds semi-humide et semi-sec

Chaux : 8 kg Procd sec

Chaux : 16 kg

Procd sec Bicarbonate de sodium : 16 kg Procd sec

Bicarbonate de sodium : 16 kg

Procd sec Chaux : 16 kg

Procds semi-humide et semi-sec

Chaux : 8 kg

Double filtration

Simple filtration

Option valorisation Option pas de valorisation

Saumure : 40 (10 kg sels) CSDU 1 : 45

CSDU 1 : 74

CSDU 1 : 120

CSDU 1 : 83

Vitrifiat : 18 Sels : 3

CSDU 1 : 20

CSDU 1 : 70

Saumure : 45 (11 kg sels) CSDU 1 : 50

CSDU 1 : 74

CSDU 1 : 120

CV : 20 PSR : 12

CV : 20 PCR : 32

CV : 20 PCR : 16

CV : 20 Gteau : 10

REFIOM : 32 (CV : 20 - PSR : 12)

REFIOM : 52 (CV : 20 - PCR : 32)

REFIOM : 36 (CV : 20 - PCR : 16)

Grave : 227 kg Ferreux : 13 kg

Non ferreux : 3 kg CSDU 2 : 7 kg

CSDU 2 : 250 kg

Incinration : 1000 kg d'ordures mnagres

MIOM : 250 kg REFIOM : 20 kg de CV - 4,5 kg d'HCl - 1 kg de SO2 - Autres

CSDU 1 : 83



Conclusion

Le "zro pollution" n'existe pas. Il est cependant possible de trouver le meilleur compromis entre le flux de polluants et le flux acceptable par le milieu rcepteur. Il s'agit l d'un volet de l'co-compatibilit d'un dchet. Les techniques rduisant les impacts des dchets de l'incinration sur l'environnement existent. Au stade de pilote ou dj en exploitation, ce rapport nous montre qu'elles peuvent tre efficaces. Le problme, d'ordre conomique et politique, est leur utilisation encore restreinte. Au niveau rglementaire, l'anne 2002 est une anne charnire : l'chance du 1er juillet 2002 interdisant le stockage des ordures mnagres brutes en CSDU de classe 2, la transcription en droit franais de la directive europenne concernant les missions polluantes des UIOM et l'arrt "Rsidus de Procds Thermiques" (RPT) bas sur le principe d'co-compatibilit qui proposera une orientation unique pour chaque type de dchets issus de procds thermiques. Cette rglementation sera pourtant amene sadapter nouveau, compte tenu du caractre minemment volutif des produits (REFIOM essentiellement) issus des techniques de dpollution de plus en plus innovantes. Mais plutt qu'un systme "end of pipe" qui consiste mettre des filtres pour limiter la pollution, il serait prfrable de privilgier les technologies propres (Best Avaible Technology (BAT) : "meilleure technologie possible") et de limiter les dchets la source. Que ce soit par le biais de l'co-conception, du remploi, du tri slectif ou de la valorisation des dchets de dchets, de nombreuses voies existent et se dveloppent. Cependant, une tude pour le Ministre de l'Amnagement du Territoire et de l'Environnement (MATE) montre que la valorisation matire des dchets, par rapport la valorisation nergtique, n'est pas forcment la meilleure solution (cours des matires recycles, dgagement de CO2 et consommation d'nergie). C'est un fait, mais le choix reste faire. Satisfaite que ses dchets soient retirs sur le pas de sa porte, la population reste cependant hostile ces centres de traitement des dchets. Ce syndrome, NIMBY (Not In My Back Yard : "pas dans mon arrire-cour"), est bas sur les quelques points noirs qui restent actuellement prsents. Il conduit cependant certains paradoxes. Le premier est que les difficults d'ouvrir de nouvelles installations (modernes et moins polluantes) peut contribuer conserver les plus anciennes, certes plus polluantes, mais qui ont le mrite d'exister. Le second paradoxe concerne la fermeture d'usines hors normes qui peut, dans un premier temps, conduire l'augmentation de l'enfouissement des dchets. Et enfouissement rime avec absence de valorisation... Ce syndrome est donc en opposition avec la plupart des UIOM de plus en plus souvent certifies ISO 14 001 (rfrentiel du systme de management environnemental) qui respectent les normes instaures et les bonnes mthodes d'exploitation.



Bibliographie Actes du congrs international sur les procds de stabilisation des dchets du 13 au 16 avril 1999 (Stab & Env 99). Socit Alpine de Publication, 1999. ADEME, Documents divers (notes de synthse, guides techniques, atlas des dchets, etc.) BASUYAU, Vincent, Mchefers dincinration dordures mnagres valorises en technique routire : lexprience de lle de France, dans Print Industries. Octobre 2001. BOEN, Roger, Matriaux ultra-purs ou dchets toxiques, le creuset froid sadapte tout, dans CEA technologies n 55, Mars 2001. BRODEAUX, Celia, Bilan hydrique du centre de traitement des mchefers de Lagny sur Marne. Rapport de stage, Octobre 2001. COUTAZ, Lionel, Valorisation des mchefers d'usines d'incinration d'ordures mnagres. Rapport de thse, Janvier 1996. Dictionnaire de l'cologie. Encyclopaedia Universalis, Albin Michel, 1999. FOURCY, Patrick, Stabilisation / solidification de REFIOM par une cendre volante de lit fluidis : performances et mcanismes de transfert. Rapport de thse, Octobre 2000. GOACOLOU, Honor et alii, Scorcim pour la valorisation des mchefers en travaux routiers, dans Revue gnrale des routes et des arodromes - n 729 Mai 1995. LE GOUX, Jean-Yves, LE DOUCE, Catherine, L'incinration des dchets mnagers. Economica, 1995. MARAVAL, Serge, Stabilisation / solidification de dchets ultimes, Etude comparative de divers liants hydrauliques et de la vitrification, cas des cendres volantes d'incinration d'ordures mnagres. Rapport de thse, Novembre 1994. SILVESTRE, Pierre, Le mchefer d'UIOM et son utilisation en BTP, dans Annales des Ponts et Chausses n97, 2001. SOCIETE FRANAISE DE SANTE PUBLIQUE, L'incinration des dchets et la sant publique. SFSP, 1995. TANOSAKI, Takao, et alii, Ecociment une exprience au Japon dun nouveau type de ciment permettant le recyclage des dchets, dans Dchets Sciences et Techniques n 23, 2001.

Remerciements

Ont particip la ralisation de ce mmoire (documentation et prospectus) : ATI - Incinrateurs Muller Bertin Technologies BRGM Bureau Vritas CEA Hamon Environmental Lab Group Genevet

Lhoist Ministre de l'amnagement du territoire et de l'environnement MTZ Global technologies NTCE Air pollution control SEMARDEL

Sidac Taiheiyo Cement corporation Thide Environnement Traidec W.L. Gore & Associates

Et plus particulirement (documents, contacts et/ou entretiens) : ADEME - Matthieu Orphelin Balthazard & Cotte - Daniel Daviller CERCHAR - Claudine Lohez Europlasma - Aline Lepicard et Eric Duhoo ORDIF / IAURIF - Cline Bertholet Novergie - Mme Balot, Claire Letourneux et Elise Da Foncea Resolest - Florent Maire

Solvay France Neutrec - Laurent Dugas et Fabrice Giraud Syctom de Paris - Olivier Yvonnet TIRU - Catherine Chenault Trivalor - Corinne Lac et Patrick Fourcy Universit de Cergy-Pontoise - Roger Duval Vinci Route / Eurovia - Honor Goacolou YPREMA - Vincent Basuyau et Sandrine Delcroix


Les dchets solides de l'incinration des ordures mnagres I

Annexes

Annexe 1 : Liste des abrviations utilises II Annexe 2 : Liste des illustrations II Annexe 3 : Seuils rglementaires d'missions applicables aux UIOM III Annexe 4 : Seuils rglementaires dfinissant les catgories de MIOM III Annexe 5 : Schma d'une UIOM IV Annexe 6 : Donnes complmentaires sur l'incinration des ordures mnagres. IV Annexe 7 : Composition moyenne des MIOM et REFIOM V Annexe 8 : Composition moyenne des lixiviats de MIOM et REFIOM VI Annexe 9 : Elments de cot pour les UIOM VII Annexe 10 : Exemple d'abattement de pollution par le traitement des fumes VII Annexe 11 : Techniques des lits fluidiss VIII Annexe 12 : Technique de la thermolyse / pyrolyse IX

Julien BERTHOLON - Matrise Sciences de l'Environnement, Milieux Urbains et Industriels 2001/2002

Les dchets solides de l'incinration des ordures mnagres II

Annexe 1 : Liste des abrviations utilises ADEME : Agence de l'Environnement et de la Matrise de l'Energie BTP : Btiments et Travaux Publics CEA : Centre d'tudes atomiques CET : Centre d'Enfouissement Technique (classe 2 et 3 jusqu'en juillet 2002. Aprs cette date, les CET de classe 2 deviendront des CSDU de classe 2) CSDU : Centre de Stockage des Dchets Ultimes (classe 1 ou 2) CV : Cendres Volantes DIB : Dchets Industriels Banals DIS : Dchets Industriels Spciaux ICPE : Installation Classe pour la Protection de l'Environnement ITOMA : Inventaire (annuel) des installations de Traitement des Ordures Anagres MATE : Ministre de l'Amnagement du Territoire et de l'Environnement MIOM : Mchefer d'Incinration des Ordures Mnagres MS : Matire Sche NIMBY : Not In My Backyard ("pas dans mon arrire cour") : phnomne de rejet de la population locale des projets d'installations classes pour la protection de l'environnement

Nm3 : Normal mtre cube : unit de volume standard permettant de comparer entre elles les mesures effectues dans des conditions de tempratures et de pressions diffrentes. OM : Ordures Mnagres : dchets issus de l'activit domestique des mnages pris en compte par les collectes usuelles ou sparatives. PCI : Pouvoir Calorifique Infrieur : reprsente la quantit de chaleur dgage par la combustion d'une unit de masse (1 kg) dans des conditions standardises, l'eau tant l'tat de vapeur. PeHD : Polythylne Haute Densit REFIOM : Rsidus d'Epuration des Fumes d'Incinration des Ordures Mnagres RPT : Rsidus de Procds Thermiques (MIOM, REFIOM et autres rsidus) STEP : STation d'EPuration des eaux uses TEP : Tonne Equivalent Ptrole TGAP : Taxe Gnrale sur les Activits Polluantes UIOM : Usine d'Incinrat

Download - Memoire Incineration

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