2. Combustibles retenus dans le cadre de ce travail de thèse
2.2. Caractérisations physico-chimiques - échantillons solides
2.2.2. Analyses sous-traitées
Les analyses sous-traitées sont celles relatives à la détermination des teneurs en soufre (S), en
halogènes (F, Cl, Br, I) selon la norme EN 15408 [50] et en métaux dits « à l’état de traces »
selon la norme EN 15411 [51], ainsi que de la teneur en fer pour les boues. Les analyses ont été
confiées à deux laboratoires :
• Le laboratoire « Analyses des eaux, sols et végétaux » du Cirad (Unité de Service 49)
• Le laboratoire SOCOR
Les échantillons envoyés sortant du cadre des échantillons habituellement traités par le
laboratoire US 49, des séries d’analyses préliminaires ont été menées afin de valider les
protocoles d’analyses pour des combustibles à base de bois et de plastiques. Pour ce faire,
nous avons utilisé deux matériaux certifiés : un bois (ERM-CD100) et du LDPE (ERM-EC680k).
Les résultats de ces analyses préliminaires ont montré une bonne fiabilité quant à l’analyse de
bois, mais une mauvaise fiabilité pour l’analyse de plastique (cf annexe E page 250).
Les analyses concernant les éléments d’intérêt pour ce travail de thèse sont reportées Table 9.
On peut retrouver en annexe D (page 247) les analyses complémentaires des combustibles.
Ces analyses concernent les éléments non retenus pour cette étude. Il s’agit principalement de
composés dont les teneurs sont sous les limites de quantification, ce qui ne nous a pas paru
pertinent dans le cadre de cette étude. On retrouvera aussi en annexe D des analyses
complémentaires des boues de STEP fournies par le LTC.
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Table 9 : Analyses du chlore, soufre et de 8 métaux d’intérêt pour les combustibles initiaux
Normes Combustible Bois Déchet bois Déchet Pneu Déchet Plastique Boues STEP Elément - mg/kg-sec US 49 SOCOR US 49 SOCOR Données Aliapur [33] SOCOR SOCOR [50] Cl 164 (LQ<393) 48 419 69 250 4 570 1 043 S 150,3 185 415 60 13 000 11 450 7 095 [51] Cd 0,9 < 0,4 1,4 < 1 < 5 2 < 2 Cr 3 < 0,8 3,1 70 20 279 25 Cu 4,2 2 33,9 107 200 1 292 214 Hg - < 0,05 - < 0,05 < 5 < 0,05 0.58 Pb 1,7 1 67,7 121 15 139 12 Ni - < 1,5 - 30 20 38 22 Zn n.d. 4 n.d. 308 14 000 n.d. 465 EN ISO 11885 Fe n.d. 25.2 n.d. 2 600 115 000 n.d. 77 119*
LQ : Limite de Quantification
* : La teneur en fer ici correspond à une mesure ponctuelle, ce qui explique l’écart avec la valeur
donnée plus haut qui est une valeur moyenne sur l’année.
Ces analyses montrent que chaque déchet satisfait les critères d’appartenance au statut de
CSR sur les teneurs en chlore et mercure, ce qui veut donc dire que ces déchets bénéficient du
statut de CSR.
La sélection des éléments chimiques étudiés dans le cadre de ce travail de thèse s’est faite sur
3 critères, à savoir :
• Les caractéristiques pré-requises pour avoir le statut de CSR
Ce critère s’applique aux teneurs en chlore (Cl) et mercure (Hg), qui doivent être inférieures à
1,5%m-sec et 3 mg/kg-sec, respectivement. On notera que les analyses des autres éléments
halogénés (F, Br, et I) montrent des teneurs inférieures à 20 mg/kg-sec (Table 48 en annexe
page 247). C’est pourquoi nous n’avons pas pris en compte dans le reste de l’étude les
éléments halogénés autres que le chlore.
• Les éléments faisant partie des polluants à analyser dans le cadre de l’ICPE 2971
Ce critère se base sur la liste de polluants considérés par la classe ICPE 2971 [28]. Parmi tous
les polluants de cette liste, nous avons choisi le chlore, le soufre, le cadmium, le chrome, le
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cuivre, le mercure, le plomb, le nickel et le zinc. Les teneurs de ces éléments présentent des
taux de l’ordre de la dizaine à quelques milliers de mg/kg-sec suivant les combustibles. On
notera que pour le mercure et le cadmium, les teneurs mesurées sont souvent inférieures aux
limites de quantification mais ils sont représentatifs des « métaux lourds volatiles » et
représentent donc un intérêt d’un point de vue environnemental et sanitaire.
• Les éléments qui présentent une forte teneur en entrée, et qui ont un intérêt économique
Ce critère s’applique aux métaux dont les teneurs sont importantes et dont les perspectives
économiques sont favorables. Ainsi, nous avons retenu le cuivre, le zinc et le fer qui présentent
des teneurs élevées dans le CSR Plastique, le CSR Pneu et le CSR Boues de STEP,
respectivement. En prenant en compte les teneurs en cendres de chaque déchet, on peut
recalculer les teneurs en Cu, Zn et Fe sur la base des cendres, afin d’exprimer au mieux les
teneurs de ces métaux sur la base des autres inorganiques (Table 10). Il est à noter qu’un pneu
contient environ 11,5%m de fer sous forme de fils, créant la structure du pneu.
Table 10 : Teneurs en Cu, Zn et Fe des CSR - Sur base « brute » et sur base « cendres »
CSR Bois
CSR Pneus (Données Aliapur) CSR Plastiques CSR Boues STEP Cendres 2,10% 15% 32,50% 30% Cu brut - mg/kg 107 200 1 292 214 Zn brut - mg/kg 308 14 000 - 465 Fe brut - mg/kg 2 600 115 000 - 77 119 Cu sur cendres - %m 0,510 0,133 0,398 0,071 Zn sur cendres - %m - 9,3 - 0,155 Fe sur cendres - %m - 77 - 25,7
Actuellement, le minerai de cuivre extrait contient entre 0,5 et 0,8%m de Cu [9], le minerai de
zinc extrait contient 2 à 6%m de zinc pour les mines les moins riches (10 à 15%m de zinc pour
les gisements riches) [52], et le minerai de fer extrait en 2010 contenait de 30%m (USA et
Ukraine) à 65%m (Canada et Australie) de fer, avec une teneur mondiale moyenne d’environ
57%m [53]. Il est à noter que parmi les étapes de production d’un métal pur, l’étape la plus
impactée par une faible teneur en minerai est l’étape d’extraction et de préparation du minerai
[9]. Etant donné que les cendres récupérées après gazéification/combustion n’ont pas besoin
d’être excavées du sol, et qu’elles présentent une granulométrie relativement fine, il devient
alors intéressant de s’intéresser aux teneurs en cuivre du CSR Bois et CSR Plastiques, à la
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Table 11 : Eléments suivis dans ce travail de thèse : critères de sélection
Elément Pré-requis statut CSR Critères Environnementaux - ICPE 2971 Critères Economiques
Cl X X S X Cd X Cr X Cu X X Hg X X Pb X Ni X Zn X X Fe X