Les déchets arrivent tous les jours à l'usine grâce aux camions de ramassage. Ils sont versés dans une grande fosse (non visible sur le schéma)

·                     1)+2) = pont roulant plus grappin.

Le grappin qui est fixé au pont roulant "ramasse" les déchets (le grappin peut contenir 1 tonne de déchet).

·                     3) La trémie.

Les déchets sont versés dans la trémie.

·                     4) et 5) Arrivées d'air.

Pour que la combustion ait lieu, le four est alimenté en air. L'air arrive sous le four (4) et au dessus (5).

·                     6) Le four.

Les déchets brûlent dans le four. Cette combustion dégage beaucoup de chaleur.

·                     7) Pousseur de scories.

Les déchets non brûlés (le verre, les métaux) tombent dans une benne. Ils sont poussés vers le plateau vibrant (8) pour être triés.

·                     8) Plateau vibrant.

Les déchets non brûlés arrivent sur ce plateau vibrant qui les emmène vers un déferrailleur (invisible sur le schéma). Ce dispositif sert à séparer les métaux ("ferraille") du reste des déchets (le verre...).

·                     9) Chaudière de récupération d'énergie.

La chaleur dégagée par la combustion des déchets est utilisée pour produire de la vapeur à 200°C. Cette vapeur ("surchauffée") servira à alimenter un réseau de chaleur : la chaleur de la combustion sert à chauffer des maisons.

·                     10) Filtre.

Les fumées "sales" qui proviennent de la combustion doivent être filtrées. On élimine une grande partie des poussières et des produits toxiques (HCl, HF...) qui sont produits lors de la combustion des déchets. Ces poussières sont récupérées et stockées dans des décharges spéciales.

·                     La cheminée.

Ensuite les fumées "propres" sortent dans l'atmosphère par la cheminée.

I. 4. La valorisation chimique ou valorisation matière première

En complément de la valorisation énergétique et de la valorisation matière, une troisième technique de recyclage des matières plastiques se développe, c’est la valorisation chimique, recyclage chimique ou valorisation matière première. Ce procédé, qui fait appel à des traitements chimiques complexes, commence pour le PET[1] et reste expérimental pour les autres matériaux plastiques. Compte tenu que ce domaine d’activité est très récent, il nous a été difficile de développer cette partie précisément. La valorisation chimique consiste en la transformation d'un objet plastique usagé en monomères, en pétrole, ou en gaz de synthèse réutilisables comme le montre le schéma ci-dessous.

Schéma 1 : La valorisation chimique

Actuellement, deux techniques de valorisation chimique sont à l’étude dans les industries de raffinage et de pétrochimie : la première permet de revenir au monomère de départ par une dépolymérisation, la seconde va plus loin en amont et fait revenir les polymères en produits pétrochimiques de base (pétrole ou naphta[2]). Les procédés d’hydrolyse Tredi et TBI (pilote en fonctionnement à Issoire, Puy-de-Dôme) se développent actuellement. La valorisation chimique peut également utiliser la technique de pyrolyse c'est à dire par chauffage sans oxygène (pilote en Allemagne développé par BASF, et en Écosse), ou de gazéification (pilotes en Allemagne et aux Pays-Bas). Ces process encore coûteux ne permettent pas à l’heure actuelle un développement industriel. Mais, surtout, la difficulté vient du besoin de retrouver une résine vierge utilisable, tout en s’en différenciant suffisamment pour être utilisée de préférence à la résine vierge. En effet, bien que techniquement ce type de recyclage soit possible, le coût de traitement est encore très supérieur au coût de la résine vierge (de l'ordre de 5 à 6 F, contre 2 à 4 F pour la résine vierge du PET) car il nécessite des traitements différents selon le type de plastique récupéré et la mise en place de centres de tri performants. Pour le procédé TBI, le PET dépolymérisé est transformé en une résine qui sert à la fabrication de mousses polyuréthannes isolantes. Cette résine prête à l'emploi, peut donc être vendue plus chère que la résine vierge. Le marché estimé est de 10.000 tonnes en 1999, 25.000 en 2002 (soit la transformation de 12 à 18.000 tonnes de PET, soit 350 à 550 millions de bouteilles). Cette dernière solution est prometteuse car le recyclage chimique se positionne sur un marché qui est lui-même en croissance (le marché des résines polyuréthannes est estimé à 30.000 tonnes/an et 150.000 tonnes en Europe). Nous avons préférentiellement parlé du PET car c’est un polymère qui est de plus en plus utilisé.

I. 4. 1 La dépolymérisation

La principale technique envisagée est celle de la dépolymérisation qui permet de séparer les constituants de base du polymère. De plus, suivant le type de polymère, on peut le valoriser chimiquement par différentes techniques.

I. 4. 1. 1 L’hydrolyse

L’hydrolyse est la réaction au cours de laquelle une liaison chimique est rompue sous l'action de l'eau. Le procédé d’hydrolyse permet de récupérer l’acide téréphtalique, avec une
« pureté alimentaire ». Des sociétés américaines (WELLMAN, ENVIPCO) sont déjà en place, mais des projets français (TREDI, TBI : récupération de polyols pour la fabrication de mousses) se développent.

·                     Le procédé Trédi

Le projet de valorisation chimique suivant le procédé Recopet repose sur le recyclage chimique des déchets d'emballages en PET. Il est actuellement conduit par Trédi et utilisé par Polyphénix.

La première phase consiste à broyer et à séparer les déchets pour en éliminer les impuretés. Puis une réaction chimique (la dépolymérisation) permet de récupérer les deux constituants de base du PET. Une opération finale élimine les colorants et les dernières impuretés encore présentes. Les produits obtenus, d'un degré de pureté comparable à celui des produits de première synthèse, permettent leur utilisation dans les mêmes conditions que les matières premières vierges.

La faisabilité de cette technique, testée d'abord en laboratoire, a également été validée au niveau industriel. L'avantage de ce procédé est qu'il permet de recycler des déchets plastiques souillés et/ou mélangés, même à de fortes proportions (jusqu'à 10 % d'impuretés et de résines étrangères) sans avoir à effectuer des sur tris poussés.

·                     Le procédé TBI

Ce projet concerne également la valorisation chimique du PET mais les produits obtenus après réaction sont différents : des produits de base comme le méthanol qui pourra être utilisé comme combustible et des composants synthétiques d'un autre polymère, le polyuréthanne (PU). Plus régulières, les mousses de PU obtenues à partir de ces composés présentent d'excellentes propriétés thermiques et dimensionnelles. Une unité de
pré-industrialisation fonctionne depuis maintenant un an. Des modifications techniques ont été effectuées afin d'améliorer encore le procédé.

Si les deux techniques présentées, considérées comme techniquement possibles, paraissent attrayantes au vu des importants tonnages prévisionnels traités, elles restent peu développées aujourd'hui. L'équipement industriel nécessaire à une telle valorisation est lourd et accessible à peu de structures. La rentabilité économique reste également à trouver. L'intérêt d'une telle valorisation est néanmoins considérable puisqu'elle permettrait d'alléger certaines contraintes de qualité qui pèsent actuellement sur les collectivités.

I. 4. 1. 2 Autres méthodes de dépolymérisation

Il existe divers procédés qui permettent de revenir aux monomères de base par dépolymérisation. Ces procédés sont utilisés pour des polymères de polycondensation pur et sont empruntés à des méthodes classiques de réactions chimiques connues dans le cadre général de la chimie organique. Cependant en utilisant des conditions expérimentales adaptées à certains types de polymères, on peut les appliquer et ainsi revenir aux monomères de base. Outre l’hydrolyse qui est également une technique permettant le retour au monomère de base, nous trouvons :

Ø      L’alcoolyse

Ø      La glycolyse

Ø      La saponification

Cependant, ces procédés étant très récents, il nous a été difficile de trouver des documents techniques concernant ces derniers et c’est la raison pour laquelle nous nous contenterons de ne donner que le nom de ces techniques.

I. 4. 2 Techniques permettant le retour aux produits pétrochimiques de base

Ces techniques sont utilisées pour des polymères obtenus par polyaddition (PVC, PP, PE). L’objectif est la décomposition des macromolécules constituantes des résines en matières premières utilisables à nouveau dans les raffinerie, la pétrochimie et la chimie.

I. 4. 2. 1 La thermolyse (ou pyrolyse)

La thermolyse (ou pyrolyse) est un procédé thermique de traitement des matières organiques en absence d’air (la différence entre les deux dénominations tient au mode de chauffage) convenant même pour les plastiques souillés (jusqu’à 20 %). Les molécules ne sont pas transformées par oxydation comme dans le cas de la combustion, mais leurs constituants chimiques sont séparés sous l’effet de la chaleur, à une température variant de 400 à 700°C (craquage). La chaleur et l'absence d'air entraînent une décomposition des matières organiques en deux parties :

Ø      Un combustible solide (ressemblant à du coke)

Ø      et un combustible gazeux (comportant notamment du CO₂, du méthane, du CO, et de l’hydrogène).

Ces deux combustibles peuvent alors être brûlés dans l’unité même (on parle de thermolyse intégrée), ou être utilisés comme combustibles de substitution dans une autre installation. Dans tous les cas, la thermolyse consiste en une première transformation des déchets pour qu’ils puissent être valorisés énergétiquement ensuite.

·                     Avantages

Ø      Production d’un combustible alternatif qui peut remplacer les combustibles fossiles non renouvelables.

Ø      Pas de rejets gazeux pendant la phase de thermolyse mais uniquement lors de l’utilisation des combustibles produits.

Ø      La taille modulable des unités et une souplesse d’utilisation. Les fours peuvent en effet tourner de 40 à 125% de leur capacité nominale, ce qui permet de suivre les variations de production de déchets. Contrairement aux incinérateurs qui doivent recevoir toujours la même quantité de déchets pour pouvoir fonctionner correctement.

Ø      De petites unités peuvent être dispersées sur l’ensemble du territoire, ce qui permet leur installation près des endroits où l'on a besoin des combustibles alternatifs et près des lieux de production de déchets. Conséquence : limitation du transport des déchets sur de longues distances et meilleure répartition des risques et des nuisances pour la population.

Ø      Des études sont encore en cours, mais cette technique semble globalement moins chère que l’incinération en masse.

·                     Inconvénients

Ø      Cette méthode comporte donc des avantages par rapport à l’incinération et la valorisation thermique mais elle est aussi plus exigeante. En effet, la qualité du coke produit est directement liée à la composition des déchets qui sont crackés. Il faut donc bien les trier avant.

Ø      D’autre part, cette méthode n’évite pas la production de résidus dangereux qui doivent être mis en décharge de classe 1 (0,1 à 3% des déchets entrants). D’autres résidus inertes sont également produits (15 à 20% des déchets entrants), tout comme dans le procédé d’incinération classique.

Différents systèmes de thermolyse sont actuellement étudiés et testée un peu partout en Europe. Enfin, les unités de thermolyse en service ont des capacités à partir de 1 t/h jusqu'à 8 t/h mais, actuellement, la société THERMOSELECT construit une unité de 30 t/h à Karlsruhe.

I. 4. 2. 2 Le craquage

Le craquage est une opération de conversion du pétrole consistant en la transformation des hydrocarbures le constituant en molécules plus petites, à points d'ébullition inférieurs. Le craquage permet d'obtenir des bases d'essence à haut indice d’octane[3]. La coupure des liaisons des alcanes notamment et leurs réarrangements se produisent, sous le seul effet de la température (craquage thermique), ou par action de la vapeur (vapocraquage), de l'hydrogène (hydrocraquage : craquage à haute température et à haute pression par hydrogénation[4] catalytique), de la pression, d'un catalyseur (craquage catalytique). Les produits obtenus par craquage sont des oléfines (propylène, éthylène, butadiène), des aromatiques,…

L’opération dite de vapocraquage consiste à casser les molécules de la charge, par pyrolyse, pour obtenir des molécules plus petites. De plus, il est réalisé en présence de vapeur d'eau qui sert à diluer les hydrocarbures pour éviter les réactions parasites d'aromatisation des cycloalcanes aboutissant à la formation de goudrons et de coke par condensation. On utilise entre 0,25 et 1 tonne de vapeur d’eau par tonne d'hydrocarbure à craquer. La charge peut être lourde (gazoles), moyenne (naphta) ou légère (éthane, propane, butane). Les conditions opératoires et la composition du produit obtenu dépendent de la nature de la charge. Cette technique permet donc d’extraire toute une série de molécules chimiques avec l'action de la vapeur. On extrait par exemple :

Ø      Pour le PE, l'éthylène,

Ø      Pour le PET, l'éthylène glycol (alcool dérivé de l'éthylène) et l'acide téréphtalique

Ø      Pour le PP, le propène ou propylène

Ø      Pour le PVC, le chlore, isolé à partir du sel ou de l'acide chlorhydrique est combiné avec l'éthylène

L’hydrocraquage est un procédé de craquage sous hydrogène permettant généralement dans le raffinage des pétroles bruts, de convertir un distillat sous vide en produits plus légers hautement plus valorisations.

I. 4. 2. 3 gazéification

Tout comme la pyrolyse, la gazéification est un traitement de décomposition thermique des résidus. La réaction s'opère en présence limitée d'oxygène. La température y est cependant plus élevée, soit de 1400 °C à 1500 °C, ce qui détruit totalement les composés organiques. La réaction ne produit que du gaz valorisable et des cendres qui peuvent être toxiques.

Un exemple de ce procédé est le procédé Pyromex qui propose une solution complète alliant l'élimination efficace et la valorisation économique, sans résidus, ni émissions. Ce procédé se déroule en 3 phases.

Après une première phase de tri et de conditionnement, une deuxième phase de broyage et de solidification lui succède, la troisième et dernière phase qui est celle de la gazéification.

La gazéification à température ultra haute est la distillation destructrice du matériel organique. Ce processus de distillation exige l'application d'une intense énergie thermique indirecte, en l'absence d'oxygène, qui réduit le matériel à des gaz combustibles et à des matériaux inorganiques, non nuisibles et qui ne lessivent pas. L'installation de gazéification réduit efficacement les composants organiques constitués de déchets urbains ou toxiques.

Le pyro-convertisseur fonctionne à des températures ultra hautes, dans une atmosphère dépourvue d'oxygène. Les températures ultra hautes, dépassant 2 000 C° sont atteintes moyennant l'emploi du réacteur à induction, système innovateur breveté. Le produit final, le pyrosilate, est un matériau inorganique inerte, qui ne lessive pas et n'est pas nuisible à l'environnement. Le produit vaporisé (gaz) est retraité dans un post-brûleur, qui nettoie les vapeurs et élimine les gaz toxiques. Ce post-brûleur a la fonction d'un désinfecteur thermique.

De configuration modulaire, elle peut s'adapter à des débit de 25 à plus de 1 000 tonnes par jour. Le produit final ne lessive pas et peut être stocké en toute sécurité. Il peut également être converti en matériaux de construction ou encore être formé en briquettes d'énergie, transportables et facilement entreposables. Un pilote industriel est en démonstration à Brentwood, Angleterre.

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