I. Contexte

2. Traitement de déchets ménagers

2.3. Incinération

2.3.4. Les sous-produits générés

L’état des déchets générés pendant la combustion peut être gazeux, liquide ou solide. Le volume de déchets solides dépasse largement les autres déchets provenant de ces procédés. En principe plusieurs types de déchets solides sont différenciés selon le processus de combustion. Ce sont:

- les mâchefers récupérés en sortie de fours (MIOM : Mâchefer d'Incinération d'Ordures Ménagères) ;

- les fumées épurées (REFIOM : Résidu d’épuration des Fumées d'Incinération d'Ordures Ménagères) ;

- les fumées ;

- des rejets liquides éventuels suivant les installations ;

Sur la Figure I-11 est illustré un système de traitement des résidus d’ordures ménagères. D’après les bilans massiques d’incinérateur de Saint-Thibault des Vignes, la combustion d’une tonne d’ordures ménagères produit 24 kg de REFIOM ce qui est dix fois moins que le MIOM, qui est produit dans l’usine d’incinération ordinaire en quantité environ 250kg par tonne d’ordures ménagères.

Les cendres de fumées d’épuration d’incinération d’ordures ménagères finissent généralement de deux façons, éliminées par leur mise en décharge ou réutilisées comme matières premières secondaires (MPS). L'option la plus fréquente est l'élimination dans les décharges spécialisées qui reçoivent uniquement les résidus des UIOM (Eighmy et al., 1996; Sakai et al., 1996 ; Millrathet al., 2004). En Chine, les déchets finissent majoritairement en décharge, et seulement peu des processus impliquant le recyclage de cendres ont été entrepris (Li et al, 2004). En Allemagne, également, les résidus des fumées sont principalement éliminés dans les sites d'enfouissement, exemple les vieilles mines de sel (Vehlow et al., 1996.). La plupart des usines d’incinération aux Etats-Unis mélangent les résidus fumées et mâchefers d'incinération pour ensuite les mettre en décharge en tant que cendres combinées. Si les cendres sont mises en décharge, elles doivent être stabilisées en utilisant des agents chimiques (Ecke et al., 2000 ; Sakai et al., 1996 ; Jung et al., 2004; Okada et al., 2007). En Italie, la technique la plus adoptée comprend la solidification des cendres avec des liants hydrauliques (ciment et / ou de la chaux, laitier de haut fourneau, etc.) (Polettini et al., 2001). En France les résidus des fumées sont stabilisées puis mis dans les sites d’enfouissement spéciaux (classes I et II). Les grands investissements nécessaires pour ce type de ce traitement obligent les entreprises à trouver des alternatives au traitement (Piantone et al., 2003). Certains pays préfèrent le traitement des cendres avant la mise en décharge en raison de la protection environnementale.

À l'heure actuelle, dans certains pays, un petit pourcentage de ces déchets est utilisé principalement pour la fabrication de béton, de ciment et de produits en briques (Erol et al, 2000;. Barbieri, 2001; Erol et al., 2003), le restant est comme mentionné ci-dessous mis en décharge, qui est une solution peu satisfaisante tant du point de vue écologique qu’économique. Des nouveaux moyens économiques et fiables doivent être trouvés afin de préserver l'environnement ; par exemple au Japon, où la majeure partie des résidus d’incinération est recyclée et réutilisée de différentes manières très évoluées.

2.3.4.1. Résidus d’épuration de fumées d'incinération d'ordures ménagères (REFIOM)

Les résidus d’épuration de fumées sont plus dangereux que le reste des déchets solides. Leur composition est différente selon la période de production et selon le mode de traitement des fumées. Ces poudres très fines contiennent du quartz et de l’halite mais aussi des oxydes de zinc, du cadmium, du plomb, de l'arsenic et autres métaux lourds, ainsi que des métaux sous forme élémentaire métallique. La dangerosité de ces déchets est déterminée par la présence des substances qui représentent un danger spécifique pour l’homme ou l’environnement et figurent dans l’annexe figurant II (No. 94/3/CEE, 1993) ou qu’elles possèdent une ou des

caractéristiques figurant à l’annexe III du catalogue des déchets (No. 94/3/CEE, 1993). Les particules ont une taille de 0,2-0,5 nm et peuvent pénétrer dans les poumons et causer des maladies graves.

Grâce à la connaissance du pourcentage d’élimination des déchets ménagers par incinération et les ratios massiques des Résidus d'épuration des fumées après incinération (Rr) par rapport à la quantité totale avant incinération (Di) (OCDE, 2005), on peut calculer l’estimation de la masse produite en France en 2012 :

Di * Rr = 11730 * 106 * 0,01 = 117,3 * 106 kg

En France, les REFIOM sont actuellement éliminés dans les installations de stockage de déchets dangereux (classe 1). Bien que les cendres contiennent des concentrations élevées de polluants dangereux, ce qui peut limiter les applications de réutilisation, leur traitement peut permettre d'améliorer les caractéristiques environnementales et de rendre possible leur réutilisation.

2.3.4.2. Mâchefer d'incinération d'ordures ménagères (MIOM)

Le MIOM est appelé un matériau obtenu après la combustion à grains grossiers avec des bords tranchants, de couleur noire et éclats de verre. La composition chimique est variable selon les productions. Le mâchefer courant contient principalement de la silice (20 à 65 %), de la chaux (1 à 50 %), de l'alumine (1 à 35 %), et de l'oxyde de fer (1 à 25 %). Avec une teneur élevée en oxyde de calcium et de magnésium, le mâchefer est considéré comme plutôt basique, tandis qu’avec une teneur élevée de dioxyde de silicium le mâchefer est plutôt acide.

Le mâchefer contient tout de même des métaux lourds nocifs comme le plomb ou le cadmium, mais en petite quantité qui n’empêche pas la possibilité de le valoriser. Le mâchefer est actuellement hautement exploité principalement de deux manières : en sous-couche routière ou en matériau de comblement (remblais). Malgré tout, les possibilités de réutilisation sont de plus en plus limitées par la législation européenne qui devient plus stricte. En France, il existe plusieurs entreprises vendant le mâchefer comme un produit par exemple les sociétés Valenseine (11) ou Sitcom (40). Son prix est autour de 3 € TTC par tonne.

Dans la loi française, c’est la circulaire du ministère de l'Environnement qui précise et limite les possibilités et les conditions d’utilisation des mâchefers. Selon les arrêtés (du 21 janvier 1991 et du 9 mai 1994), il est interdit de mélanger les mâchefers avec d’autres cendres d'O.M., il est aussi interdit de les utiliser à une distance inférieure de 30 m de tout courants d'eau ou dans les zones innondables, enfin la teneur en imbrûlés doit être inférieure à 5%. La législation classifie aussi les mâchefers en trois catégories selon le Tableau I-2.

Catégorie Possibilité de valorisation

« V » peuvent être directement valorisés,

« M » doivent faire l'objet d'une maturation de 1 à 4 mois avant valorisation,

« S » doivent être éliminés en centre de stockage de déchets ultimes de classe II. Cela ne concerne qu'une faible proportion de la production (~2 %).

Tableau I-2 : La classification des mâchefers (Ademe, 2008)

La loi de l’UE est actuellement dirigée vers la nouvelle réglementation qui pourrait considérablement limiter la valorisation de MIOM dans le domaine de la construction. La nouvelle régulation 305/2011 remplace la directive 89/106/CEE dont l’aspect crucial est lié à l'information relative aux substances dangereuses. Selon la politique d’UE, il est nécessaire de s’orienter vers l’efficacité écologique.

Dans le document Vers de nouvelles matrices minérales pour l’immobilisation et la valorisation des déchets ultimes de l’incinération des déchets ménagers (Page 55-59)