Valorisation énergétique : et l’énergie fût !
Lorsque la valorisation matière arrive au bout de sa logique, la valorisation énergétique peut intervenir. Celle-ci constitue aujourd'hui une offre additionnelle extrêmement prometteuse. En effet, la plupart des déchets qui ne peuvent pas être valorisés sous forme de matière peuvent désormais constituer, sous forme solide ou gazeuse, des combustibles à même de produire de l'énergie, sans risque pour l'environnement.
Les déchets produits par les activités humaines se sont considérablement développés avec la Révolution industrielle du XIXe siècle et la société de consommation du XXe siècle. Pour autant ils ne sont pas une fatalité : ils peuvent être recyclés et valorisés sous forme de matière ou dans le respect de la hiérarchie des modes de gestion des déchets, représenter une source importante d’énergie renouvelable.
En quoi consiste la valorisation énergétique ?
La valorisation énergétique consiste à récupérer et à valoriser l’énergie produite lors du traitement des déchets sous forme de chaleur, d’électricité, de carburant.
On peut distinguer deux sortes de valorisation énergétique : la valorisation par traitement thermique (incinération, pyrolyse, gazéification) et la valorisation du biogaz issu notamment des installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) et de la méthanisation des déchets organiques.
Quand et pourquoi à-t-on recours À la valorisation énergétique ?
Complément indispensable de la valorisation matière (recyclage, valorisation organique, etc.), la valorisation énergétique permet de trouver un exutoire aux déchets non recyclables autre que le stockage en décharge. C’est un élément de réponse au changement climatique, en limitant le recours aux énergies fossiles.
Quels sont les différents process et leurs débouchés ?
La valorisation énergétique par traitement thermique
L'incinération
L’incinération avec récupération d’énergie consiste à transformer en vapeur sous pression la chaleur dégagée par la combustion des déchets (ordures ménagères, déchets agricoles, déchets agro-alimentaires, déchets industriels comme les goudrons ou les solvants usagés), vapeur qui est ensuite détendue dans un turboalternateur produisant de l’électricité et, lorsque cela est possible, utilisée pour alimenter un réseau de chaleur urbain ou des industriels avoisinants.
L’incinération fait l’objet d’une surveillance et d’un encadrement très sévère par la réglementation qui prévient ses effets sur l’environnement. Cette dernière encadre le traitement des fumées et des résidus de traitement qui sont très toxiques. Il convient donc de les filtrer et de les neutraliser.
Les combustibles solides de récupération / La production de combustibles solides de récupération (CSR)
Issus des refus de tri de déchets industriels banals (DIB), de déchets de chantiers et d'encombrants de déchèteries ; composés principalement de bois, plastiques, papiers, cartons ; la production de combustibles solides de récupération (CSR) permet de produire de la chaleur et/ou de l’électricité, en substitution de ressources fossiles comme le charbon, le coke de pétrole ou le gaz naturel, en vue de leur utilisation dans l’industrie et dans les réseaux de chaleur notamment.
Les déchets n'ayant pas pu être triés ou recyclés sont d'abord pré-broyés. Sont ensuite retirés les résidus métalliques, les résidus inertes et les résidus chlorés suivant différentes phases de tri : mécanique, aéraulique et optique. Après granulation, le combustible obtenu fait l'objet d'un contrôle pour s'assurer de sa conformité physique et qualitative. La production de CSR (combustible solide de récupération) est ensuite utilisée dans des installations industrielles fortement consommatrices d'énergie (cimenteries), mélangé à d'autres combustibles.
Depuis 2011, nous disposons d'une chaîne de tri CSR à Bruguières (31) et nous fabriquons 50 000 tonnes de combustible solide de récupération. La production de combustible solide de récupération (CSR) alimente en grande partie un important cimentier français.
Le saviez-vous ?
5 à 7 tonnes de déchets sont nécessaires pour obtenir l’équivalent d’une tonne de fioul.
La valorisation énergétique du biogaz
Le biogaz, composé principalement de méthane (CH4), issu naturellement de la fermentation organique des déchets dans les installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) et dans les installations de méthanisation peut être valorisé de différentes manières. Tout d’abord, il peut être brûlé pour produire de la chaleur, de l’électricité, ou les deux en cogénération (170 kWh électriques + 340 kWh thermiques par tonne de déchets méthanisés). Après avoir été débarrassé de toutes ses impuretés (dont le CO2), il peut aussi être injecté dans le réseau de gaz de ville. Enfin, il sert encore de carburant aux véhicules GNV (gaz naturel véhicules).
La méthanisation repose sur le principe de la digestion anaérobie en écosystème microbien : le processus de fermentation des matières putrescibles est régi par les micro-organismes en l’absence d’oxygène. Il permet de transformer la matière organique en digestat, méthane et gaz carbonique.
La méthanisation des déchets s’applique à toute matière organique fermentant naturellement : papiers et cartons, déchets de cuisine et restes de repas, déchets agricoles, fumiers et lisiers d’animaux domestiques, boues de stations d’épuration.
- La méthanisation issue des ISDND
Dans les installations de stockage des déchets non dangereux (ISDND), les déchets organiques des ordures ménagères peuvent faire l'objet d'un processus de méthanisation. En effet, sur de longues périodes de temps, celles-ci dégagent naturellement du méthane.
Placés dans des casiers de stockage, les déchets, en se décomposant, produisent des liquides appelés lixiviats et du méthane. Ces casiers sont parcourus par un système de drains horizontaux, qui collectent le biogaz produit, et verticaux, qui l’amènent à la surface. Une fois capté, le gaz alimente des turbines pour produire de l'électricité ou des chaudières pour produire de la chaleur.
Sur les 301 ISDND recensées en France, 201 captent déjà le biogaz et 71 le valorisent. Chez Paprec, nous avons mis en place des procédés visant à collecter et à valoriser du biogaz sur plusieurs sites ISDND, à la Chapelle-sur-Oreuse (89), Montmirail (72), Brive (19) ou encore à Bimont (62).
83 % du gaz récupéré dans nos ISDND sont valorisés et il est prévu d'installer des turbines biogaz sur l'ensemble des sites de stockage de déchets du groupe.
- La méthanisation issue des déchets alimentaires
Le volume total exact de ressources offert par les producteurs de déchets fermentescibles (agriculture, agro-alimentaire, restauration…) est à ce jour difficile à estimer, mais ces déchets constituent un gisement très important pour la méthanisation.
Les déchets fermentescibles sont acheminés dans un dé-conditionneur où sont triés les emballages des matières organiques. Ces dernières sont ensuite expédiées dans une unité de production de biogaz qui générera ensuite de l’électricité ou de la chaleur.
Pour répondre à la nouvelle législation sur les déchets fermentescibles, nous nous sommes associés à Saria Industries pour créer Sariec, entreprise spécialisée dans la valorisation des déchets fermentescibles. Après la mise en service des premières usines de méthanisation à Bennet (85), Issé (44) et Etampes (91).
QUELS SONT LES BÉNÉFICES POUR L’ENVIRONNEMENT ?
La valorisation énergétique des déchets à un rôle important à jouer dans la mise en œuvre de la transition énergétique et écologique de notre pays, à la fois en tant que solution de traitements des déchets complémentaire du recyclage et de la valorisation matière, et dans une logique de réduction de l’enfouissement.
L’incinération avec récupération d'énergie, entraîne une économie significative de combustibles fossiles (gaz, fioul, charbon…). Elle permet, par la vente de l'énergie, de diminuer d'au moins 20 % le prix de traitement des déchets urbains. Elle réduit de 90 % le volume et de 70 % la masse des déchets.
La méthanisation pour sa part, permet une double valorisation de la matière organique et de l’énergie, elle augmente la valorisation des déchets non dangereux et diminue la quantité de déchets à enfouir d’au moins 15%, enfin elle permet une diminution des gaz à effet de serre par substitution à l’usage d’énergies fossiles ou d’engrais chimiques.
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