Ce troisème article fait partie d’une suite d’articles résumant le rapport récemment publié par un consortium d’ONGs. Ce rapport traite de l’impact de l’incinération sur l’environnement, la santé humaine et le climat. Pour rappel le rapport complet est disponible ici. Ici je vais parcourir les sections témoignant des émissions, impacts environnementaux de l’incinération des déchets.
Emissions dans l’air
Voici un petit schéma simplifié d’un incinérateur:
Ici on va se concentrer sur les substances émises ou produites par l’incinérateur. Ces produits peuvent être expulsés dans l’air, déchargé dans l’eau ou finir en tant que solide (pour la plus grande partie).
Chaque projet d’incinérateur devrait suivre une évaluation sur ses impacts environnementaux. Ceci est endoctriné depuis la convention de Basel en 2022. Est-ce qu’une évaluation de ce type est prévu à Angoulême?
De tous les déchets qui rentrent dans l’incinérateur, un tiers fini en produit solide de la combustion. Les système de nettoyage des fumées produit 2,5% de la masse initial de déchets toxiques. La troisième voie de production de déchets est par l’eau dans certains types d’incinérateurs.
Molécules émises
Une multitude de substances inorganiques (soufre, oxides d’azote, chlore, brome, fluor, monoxide de carbone, CO2 et certains métaux), ainsi que des substances organiques (dioxines, PFAS, hydrocarbures polyaromatiques etc) sont émises dans l’air par l’incinération. Une étude de 1995 menée par Jay & Stieglitz a pu identifier 250 composés organiques rejetées dans l’air. Parmi ces substances, des composés cancérogènes, reprotoxiques etc. Il est triste à noter que malgré l’existence de cette étude ces composés ne sont pas mesurés régulièrement. Ils ne font pas partie des obligations règlementaires.
Selon Marziali et al (2024) les émissions des incinérateurs peuvent être divisées en deux catégories. En premier: les émissions primaires, issus des fumées de combustion. En deuxième: les émissions issus de la ventilation des silos qui contiennent les cendres. Ces émissions secondaires sont responsables de jusqu’à 29% des émissions de poussières. Ces émissions devront TOUJOURS faire part d’un analyse environnemental d’un incinérateur.
Technologie dernier cri
Le paragraphe suivant mérite d’être traduit littéralement de l’anglais car nous sommes 100% dans le narratif de M Laville:
« Les incinérateurs à déchets ne sont pas une technologie dernier cri. Ni un équipement avec des filtres sécurisés comme parfois vendu. Ils sont associés avec de nombreux impacts négatifs (discuté dans un autre chapitre). Les pourparleurs de l’incinération répondent souvent que les émissions sont sous contrôle avec la dernière génération de d’incinérateurs. Derrière ces croyances se cachent trois suppositions erronées. En premier, qu’il y a des niveaux acceptables d’émission pour tous les polluants émis. Ensuite, que les émissions dans l’air sont mesurés précisément aujourd’hui. En troisième, si on mesure les émissions ils seront dans les limites définis par une législation comme étant acceptable. »
Ajustement de la règlementation
Quand on regarde l’histoire des règlementations Européennes de plus près, on se rend compte que durant les dernières décennies de nombreux ajustements ont du être faits pour palier aux pollutions de l’air. Par exemple, de très sérieux soucids concernant les dioxines. En 2006 la commission européenne a amendé le document de référence de la meilleure technologie disponible. Ceci afin de réagir au fait que l’industrie a relargé des taux dangereux de dioxines. Aujourd’hui les incinérateurs doivent se soumettre à un contrôle anti-pollution plus avancé. Ceci représente un surcoût important afin de contrôler (mais pas éliminer) les résidus toxiques rejetés dans l’air. Ces arguments sont couramment utilisés par les acteurs du secteur de l’incinération afin de garantir une usine sure et non polluante, grace à « ces technologies modernes ».
Le paragraphe suivant montrera que la réalité est tout autre.
Les limites des émissions dans l’air appliquées pour les incinérateurs au sein de l’UE
La directive sur la prévention de la pollution datant de 1996 du conseil européen a permis d’introduire une règlementation appelée BAT. Cette règlementation a pour but d’éviter si possible ou de réduire au maximum toute pollution de l’environnement. Ceci en se basant sur les derniers développements technologiques ou opérationnels. Les seuils limites de référence peuvent être trouvés dans les documents connus sous le nom de BREF (Best Reference Documents). La première intégration de ces limites datent … seulement de 2006. Et une révision a déjà eu lieu en 2019. Ci-dessous un extrait des paramètres mesurés, leurs durées de mesures ainsi que les limites en fonction de l’âge de l’incinérateur.
Vous pouvez lire un peu plus sur les unités TEQ (toxic equivalent) dans un précédent post ici.
Ces limites sont à considérer comme limites maximales pour chaque état membre de l’Union Européenne. Libre à chaque état d’imposer des limitations encore plus stringentes. Certaines substances sont monitorées mais n’ont pas de limitation BAT comme le N2O, PBDD/F ou le benzo-a-pyrène. Le NOx, NH3, CO, SO2, HCl, HF, Hg sont supposés à être monitorés en continu sauf exception. La fréquence de monitoring des autres polluants est différente.
Les dioxines et le mercure peuvent être mesuré par des mesures ponctuelles ou sur des longues périodes. Même s’il y a deux choix pour ces mesures, la mesure « one-shot » est très souvent utilisée. Il a pourtant été démontré que ce type de mesure n’est pas relevant pour les incinérateurs. Certains opérateurs utilisent cette liberté pour éviter une surveillance plus stricte. Surtout pour les dioxines les incinérateurs ne sont pas ou insuffisamment controlés.
Mesures long-terme
En Belgique justement, des mesures constantes sur de longues périodes ont permis de voir que les émissions de dioxines ont été largement sous estimées. C’est pour cette raison que la Belgique a décidé d’imposer des mesures semi-continues pour les émissions de dioxines issues des incinérateurs. La Suède et la France font de même maintenant. Les Pays Bas ont pu observer également c’est différences entre mesures uniques versus continues.
Le Bureau Environnemental Européen recommande des mesures long terme d’émissions de dioxines issues de l’incinération des déchets. Ils disent clairement: « Des niveau d’émissions stables ne peuvent être déterminés avec des mesures périodiques tous les six mois où chaque mesure prend entre 6 à 8h. Au lieu de cela, les mesures doivent être faites tous les mois en utilisant un échantillonnage long. L’autorité pourra autoriser un régime de surveillance moins stricte seulement si ces mesures montrent des émissions stables.
Stratégies de mesures d’émission
Ces stratégies de mesures d’émissions sont souvent décriées comme étant trop couteuses par les industriels. Aussi, suite à la découverte de concentrations importantes de dioxines à proximité d’incinérateurs, les pourparleurs de nouvelles centrales de ce type considèrent toujours qu’on ne peut pas directement attribuer ces pollutions aux dioxines à l’implantation d’un incinérateur même, comme ces incinérateurs doivent respecter des limites strictes. D’après eux, les dioxines émises par les incinérateurs corresponderaient à seulement 0,2% des dioxines émises par une activité industrielle et que les émissions seraient très similaires si mesurées de manière périodique ou de manière continue.
Ceci est en contradiction totale avec le fait que d’après Commission Européenne les incinérateurs serait responsable de 19% des émissions de dioxines dans l’air en 2015 – donc loin des 0,2%.
Les émissions de mercure sont aussi un sujet important. Les opérateurs d’incinérateurs ne peuvent pas toujours empêcher des sources de mercures à entrer dans l’incinérateur. Afin de détecter des changements abruptes d’émissions de mercure celles-ci devraient être également mesurées de manière continue d’après la Commission Européenne. Malheureusement ces mesures peuvent être évitées si un incinérateur démontre des émissions faibles et stables. Néanmoins des pics d’émissions de mercure peuvent arriver de manière totalement fortuite. Un exemple est l’incinérateur de déchets à Francfort (Sindlingen), qui brule normalement que des boues supposées avoir une composition stable. Malgré cet approvisionnement supposé de composition constante des pics d’émissions de mercure ont été observées. Ainsi, des mesures ponctuelles de mercure sont totalement inefficaces pour détecter des émissions plus importantes.
Les Etats-Unis
Aux Etats-Unis la législation autour des valeurs limites et périodicités de prises de mesures est évalué tous les 5 ans. Nous pouvons donc bien observer que les limites sont ajustées au fil des années pour les rendre plus stringeantes. Il n’y a actuellement aucune raison de penser que la France, Angoulême ou l’Europe choisira un autre chemin que d’ajuster ces seuils dans les années à venir. Ci-dessous sont les limites des substances organiques et anorganiques, ainsi que les nouveaux seuils proposés:
Si on observe le différentiel entre la colonne 3 (nouvelle source d’émission avec les limites de 2006), et la colonne 4 (nouveaux seuils proposés), on observe un abaissement des seuils d’un facteur 2 à 10 par rapport à avant pour toutes les émissions.
En République Tchèque les seuils par le BAT ne sont à ce jour pas encore implémentés et donc appliqués. On peut donc observer dans les états membres de l’Union Européenne des délais variables d’application.
Mercure et autres métaux
Le mercure et de métaux lourds divers peuvent être libérés durant l’incinération et s’accumulent typiquement dans les poissons vivant à proximité des incinérateurs ou suites à une pollution d’un cours d’eau par ces émissions. Le site de la SNPE serait un endroit idéal pour ce type de pollution vu que la Charente contournera quasi 75% du futur incinérateur de très près.
Emissions des particules fines
Les particules fines sont des solides émis dans l’air suite à l’incinération. Elles peuvent varier en taille et forme. Ces particules reflètent en quelque sorte la variété de ce qu’on incinère. Ils peuvent emporter des métaux ou substances organiques. Plus ces particules sont petites, plus elles peuvent pénétrer le système respiratoire. Les particules plus petites que 2,5uM sont connus pour causer de l’asthme, soucis respiratoires divers, maladies cardiaques et une mortalité accrue.
L’OMS recommande des standards de qualité de l’air de 15ug/m3 de PM10 et 5ug/m3 de PM2.5. Ces recommendations viennent d’études épidémiologiques et non de mesures et considérations technologiques et économiques utilisés dans les règlementations BAT de l’UE.
Emissions de gaz
Une panoplie de gaz acides sont émises suite à l’incinération (HCl, HF, HBr, SOx). Ces émissions peuvent abimer l’équipement même de l’incinérateur, aggraver des problèmes respiratoires et causer des pluies acides. Les oxides azotés sont difficiles à filtrer car ils sont chimiquement neutres. Ils contribuent à la formation de smog.
Pendant mon enfance en Saxe (Allemagne), j’ai pu voir des forêts comme celle-ci sur la photo dans le Erzgebirge, montagne frontalière avec la République Tchèque. Le déclin de la forêt aurait été largement aidé par les pluies acides, co-causés par les émissions d’incinération.
Nettoyage des fumées de combustion
Les gaz issus de la combustion sont normalement traitées dans une chambre de post-combustion. Celle-ci doit être à une température de 850°C ou 1100°C (en fonction du taux de chlore dans le combustible). La concentration d’oxygène doit être de 6% par unité de volume et le temps de résidence doit être de 2 secondes. Seulement si ces conditions sont remplies les seuils d’émissions en CO et substances organiques peuvent être tenus.
Aussi, des températures suffisamment élevées dans cette chambre de post-combustion sont nécessaires afin de maintenir tout l’équipement opérationnel. Si la température baisse drastiquement durant la combustion, l’ajout de nouveaux déchets dans la chambre de combustion doit cesser immédiatement et un bruleur additionnel enclenché afin d’augmenter la température de nouveau.
Ces équipement de traitement des fumées sont relativement chers et peuvent représenter de 30 à 50% de l’investissement initial nécessaire pour un incinérateur.
Filtration des poussières dans les fumées
Le taux en métaux et composés organiques est réduit par la capture de poussières dans ces fumées de post-combustion. Des précipitateurs électrostatiques, ainsi que des filtres en tissus sont couramment utilisés. Des multicyclones ou nettoyeurs Venturi sont moins courants. Les cyclones et multicyclones sont moins efficaces et ne devraient être utilisés qu’en étape de pre-filtrage. Cette pre-séparation de particules plus grosses va diminuer la quantité de cendres volatiles contaminée avec des PFAS. Des précipitateurs éléctrostatiques n’ont pas une influence majeure sur la vitesse du gaz qui les traverse et peuvent traiter des gaz jusqu’à une température de 350°C. Néanmoins, respecter le seuil de 10mg/m3 reste compliqué pour les industriels.
Types de filtres
Les filtres en tissus sont plus communs pour respecter les limites d’émission et adaptés pour des températures en deçà de 250°C. Pour éviter la formation de dioxines et d’autres composés les précipitateurs électrostatiques et les filtres en tissus doivent être utilisés à des températures même en dessous de 200°C. Ces filtres sont en général fait de Teflon, qui capture des particules solides sur sa surface. En injectant des absorbants ces particules forment une couche solide à la surface des filtres et causes une résistance au flux d’air à travers ces filtres – ce qui est en contrepartie une charge importante pour les ventilateurs poussant la fumée à travers. Les filtres en Teflon ne peuvent pas traiter des gaz humides et les fumées doivent être tenues à une température au dessus de 140°C. Ils sont donc plus chers et demandent plus d’investissement et maintenance.
Ceci est reflété dans le tableau ci-dessous ou l’investissement nécessaire par kt par an en fonction du type de traitement est montré pour l’Allemagne:
Dans le cadre de l’incinérateur d’Angoulême, nous serions donc à 902€ par tonne incinérée par an – dans le cas d’un incinérateur qui filtre aussi les résidus restants, comme promis par M Laville.
Les laveurs Venturi sont utilisés pour séparer des particules de tailles en dessous du micromètre, donc mercure, métaux, métalloides et composés organiques. Deux filtres en série peuvent arriver à une efficacité de filtrage de 1mg/m3. Ces méthodes de nettoyage ont un intérêt surtout dans des grosses installations pour nettoyer les gaz avant certaines réactions catalytiques plus sélectives.
Nettoyage de gaz acides
Ce type de nettoyage peut se faire par différents systèmes, soit secs, humides ou demi-secs. Les systèmes secs capturent du HCl, HF et SO2 sur des absorbants solides ou un réacteur à lit fluidisé. Ce processus génère une quantité significative de déchets. Les systèmes secs ne peuvent pas égaler l’efficacité des systèmes humides ou demi-secs sans augmentation significative d’absorbant ou de réactant. L’augmentation de réactant a pour conséquence l’augmentation de la quantité de cendres volatiles.
Les systèmes humides utilisent des solution réactives aux alcalins afin d’absorber des gaz acides. Le pH de l’eau de nettoyage conditionne l’efficacité. Quand de très grandes quantités de HCl et HF sont capturées, le pH descend à 0,5 – 1. Le HCl et HF restant et la plupart du dioxide de soufre est séparé dans une deuxième étape, à un pH entre 6 et 7. Ensuite plusieurs processus permettent de neutraliser cette solution causant aussi la précipitation de certains éléments. Le dioxide d’azote est aussi séparé durant cette étape.
Toutes les technologies humides génèrent des eaux usées qui nécessitent un traitement pour enlever les substances dissolues. Par exemple, l’ajout de FeOH3 génère un sédiment qui capture les métaux lourds. Ces boues sont ensuite séparé par un filtre à pression et l’eau restante peut ensuite soit s’évaporer de nouveau ou être éliminée par les conduits des eaux usés.
Lavages semi-humides
Les lavages semi humides utilisent des projections d’une suspension dans un séchoir. Quand la suspension rentre en contact avec le gaz acide l’eau s’évapore et le produit de la réaction est un solide. Ce produit a ensuite besoin d’être séparé par un filtre à tissus ou un précipitateur électrostatique. Ces résidus sont traités comme des déchets dangereux par la suite. Les produits de réaction peuvent être collectées avec le reste des cendres volatiles. Ce processus baisse la température du gaz du à l’évaporation de l’eau. Afin d’éviter toute condensation une température au dessus de 140°C est nécessaire.
Du charbon actif est présent avant le filtre en tissus afin d’enlever des dioxines chlorées. Si on utilise du calcium carbonate des quantités importantes sont nécessaires, générant ici encore des quantités plus importantes de déchets.
Techniques pour enlever les oxides d’azote (Nox)
Des réductions non catalytiques sélectives en utilisant de l’ammonium ou de l’urée sont utilisées afin d’éliminer NOx. Une de ces substances est projetée dans la chambre de post combustion ) une température de 800° à 1000°C.
La réduction sélective catalytique par contre arrive après filtration de la poussière et l’enlèvement des gaz acides et fonctionne à des températures allant de 300 à 350°C. Contrairement à la réduction non catalytique, cette réduction catalytique produit moins d’ammonium dans les gaz d’échappement et aide aussi à réduire le volume de dioxines chlorées avec une efficacité de 98 à 99.9%. Ce processus est cher et nécessite beaucoup d’énergie, il est donc surtout utilisé dans des très grandes installations.
Réduction des composés organiques, PCDD/F et PCB’s
La réduction de ces composés démarre avec le processus d’incinération et avec un contrôle de ce qui est brulé. Un temps de résidence faible des poussières joue également un role important dans la baisse de la concentration de composés organiques, dioxines et PCB’s. Quand on éteint une chaudière par exemple il faut refroidir le gaz d’échappement de 400°C à 250°C très rapidement afin de prévenir des formations de novo de nouveaux PCDD/F. Ceci peut être obtenu avec une chaudière prévu à cet effet.
Pour enlever des dioxines nous avons déjà vu auparavant que des filtres à charbon actif peuvent être utilisés, ainsi que certains processus catalytiques. Aussi des filtres à tissus (teflon) sont à l’oeuvre permettant de baisser la concentration en dioxines de 10ng TEQ/m3 à 0.1ng TEQ/m3. Ces filtres ont une durée de vie de minimum 5 ans. La manière la plus courante pour capter les dioxines est via le charbon actif. Malheureusement il a été observé que l’utilisation du charbon aide directement à la formation de nouveaux dioxines. Ceci a pour conséquence d’augmenter jusqu’à 30% la concentration en dioxines.
Composés organiques volatiles
D’après Marziali et al (2024) différents composés volatiles peuvent aussi être filtrés en utilisant différentes techniques. Le contrôle du processus d’incinération et du type de déchet brulé conditionnent la formation de ces composés.
Ci dessous un schéma un peu plus complet des différentes étapes de réduction de la pollution dans les gaz d’échappement:
Emissions du au transport
Comme évoqué auparavant, l’incinération est un moyen de réduction de volume de déchets très centralisé. Elle nécessite l’acheminement des déchets par voie routière. Aussi, les cendres, mâchefers etc générés doivent aussi être enlevés de la centrale. Donc en sus des émissions du à l’incinérations nous pouvons ajouter le transport routier qui génère actuellement des émissions de particules fines (PM2.5, PM10), benzène, benzo-à-pyrène, de monoxide de carbone, oxides azotés et CO2. Quelques unes de ces substances sont des carcinogènes de groupe 1.
Emission fortuites
En plus des émissions discutées auparavant, d’autres voies d’émissions existent. Des fuites peuvent exister durant le déchargement dans les espaces de stockage ou simplement à cause d’une mauvaise isolation du bâtiment lui même. Les autres ont été brièvement évoqués dans la section accidents du précédent post. Ces émissions peuvent arriver lors-ce qu’une partie de l’usine est endommagé ou hors service. Ce type d’émissions ont été responsables des contaminations par des PCB’s et dioxines dans la zone de Panteg autour d’un incinérateur au UK. Un cas similaire a été observé à Wuhan en Chine – et n’en parlons pas de l’incinérateur de Ivry en région parisienne.
Dans la photo en dessous on voit un ouvrier d’un incinérateur en Allemagne. Il montre les cendres issus de l’incinération qui sont stockés dans une cour … à des enfants. Très clairement une source d’émissions fortuites.
