• Aucun résultat trouvé

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.

66

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

67

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

68

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

Nous avons montré que les déchets choisis pour cette étude entrent dans le cadre du statut

CSR. Nous pouvons donc appeler ces combustibles « CSR » plutôt que « déchet » (même si les

CSR conservent le statut de déchet).

69

Synthèse

La création du statut de CSR est un outil qui tend à favoriser le développement de la valorisation

énergétique des déchets. Ce statut donne une valeur positive aux déchets sous forme de CSR

étant donné que le but est de produire de l’énergie, tout en rappelant que cette étape de

production d’énergie doit succéder et non se substituer aux différentes étapes de la « Hiérarchie

des déchets ».

Les CSR regroupent un large panel de matières, qui ont chacune des propriétés particulières qui

favorisent ou non la conversion énergétique. La caractérisation physico-chimique des CSR n’est

pas compliquée en soi, mais l’identification de paramètres importants n’est pas encore bien

établie. Pour l’instant, la législation française retient trois paramètres (le PCI, le taux de chlore et

le taux de mercure). Des travaux sont actuellement en cours pour prendre en compte plus de

paramètres, que ce soit d’un point de vue environnemental (soufre ou azote) ou encore d’un

point de vue technique (masse volumique et granulométrie). Mais aucune classification

universelle pour les CSR n’est encore proposée.

En considérant les conditions actuelles en ce qui concerne la collecte et le tri des déchets, on

peut identifier clairement 4 types de déchets dont les filières sont biens établies, et dont les

ressources sont réparties uniformément sur le territoire français, et dont les quantités sont

intéressantes du point de vue de la production énergétique. Ces déchets sont le déchet bois, les

pneus usagés, les plastiques issus du tri sélectif et les boues de STEP. Les analyses

physico-chimiques montrent qu’ils peuvent bien être considérés comme des CSR selon la législation

française.

Les analyses ont aussi mis en évidence la présence de polluants dans des proportions bien plus

importantes que pour du bois brut. Ainsi les teneurs en soufre, azote et métaux lourds montrent

qu’un intérêt particulier est à porter concernant le devenir de ces polluants. Bien sûr, si en

entrée d’un procédé on augmente les quantités d’un élément (polluant ou non) il est alors

évident qu’il se retrouvera aussi en plus grande quantité en sortie de procédé. Le réel enjeu

revient donc à déterminer la distribution de cet élément en sortie, ainsi qu’identifier les formes

sous lesquelles il existe.

70

« There ain't no way but the hard way get used to it

I said there ain't no way but the hard way

So get used to it »

71