Analyse de cycle de vie d’un incinérateur rotatif de déchets dangereux

Sommaire Contexte Présentation de la démarche de réalisation de l’Analyse du Cycle de Vie Présentation du système étudié, scénarii Hypothèses, impacts étudiés Résultats Variation de certains impacts  en fonction du taux d’utilisation externe de l’énergie Conclusion

Analyse de Cycle de Vie réalisée, pour le compte du Sypred, par le bureau d’études RDC Environnement publiée en mai 2010, avec le soutien de l’Ademe. Revue critique assurée par Wim Dewulf, Chantal Block et Carlo Vandecasteele de l’Université Catholique de Louvain.

Contexte Selon une étude de l’ADEME, 3 594 kt de déchets dangereux ont été traités en 2008 en France dans des centres collectifs avec la répartition suivante : Traitement physico-chimique : 392 kt Traitements thermiques : 2 139 kt dont 780 kt en fours rotatifs Stockage 1 063 kt Le Sypred compte 18 incinérateurs rotatifs de déchets dangereux répartis sur 11 sites et a incinéré 750 kt de déchets dangereux en 2008, année de référence. Aucune étude des impacts environnementaux de ce type d’installation n’a été menée auparavant.

Définition d’une Analyse du Cycle de Vie (ACV) L'ACV est un outil qui permet d'évaluer de manière scientifique et objective les impacts environnementaux d’une structure, d'un produit, d'un service ou d’un procédé industriel. L’ACV permet d’obtenir une vision globale d’un service ou d’une prestation donnés. L’ACV génère des indicateurs pour l’aide à la décision. L’ACV a une approche multi étapes et multi critères et son utilisation permet d’éviter les déplacements de pollution.

Comment une ACV est-elle réalisée ? Identification et analyse du système et exploitation de bases de données internationales sur les ACV 1 - Objectifs, unité fonctionnelle 5 - Interprétation 2 - Définition du système 3 - Inventaire du cycle de vie 4 - Évaluation des impacts

Améliorer la qualité des procédés et de l'exploitation, grâce à la connaissance des paramètres ayant une influence sur les impacts environnementaux (aspects internes, aide à la décision pour l’exploitant). Communiquer sur les impacts environnementaux des installations d’incinération des déchets dangereux en four rotatif des membres du SYPRED (aspects externes). NB : L’objet de cette ACV n’est pas la comparaison avec d’autres procédés ou modes de traitement des déchets.

Système étudié Mix déchets classiques Mix déchets spécifiques Traitement four rotatif : alimentation, four, post combustion, valorisation chaleur Traitement fumées et eaux Traitement des fumées par voie sèche Pré-traitement, préparation Traitement des fumées par voie humide REFIDI Mâchefer Stabilisation Valorisation matière Stockage ISDD Scénarii : 1. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide 2. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie sèche 3. Incinération d’un mix spécifique avec un traitement des fumées par voie humide Année de référence : 2008

Inventaire des flux impactants : Traitement par incinération en four rotatif d’1 kg de déchet dangereux Déchets Rejets Eau Energie Matières Réactifs

Hypothèses et données Les mix de déchets traités sont représentatifs de la plus grosse partie des déchets dangereux incinérés en France Découpage d’un incinérateur en un arbre de procédés Données relatives aux déchets : d’après la base Ecoinvent + données SYPRED Coefficients de transferts : adaptés à partir de la littérature (Jahn 2002, MSWI, centrales charbon) Impacts construction : d’après la base Ecoinvent Impacts consommation de fuel : d’après la base Ecoinvent Impacts consommation électrique : résultant du mix attributionnel pour un profil de consommation continu Impacts évités par la production d’énergie : équivalents à ceux de la combustion fioul Impacts de la production et du transport des consommables : d’après la base Ecoinvent Mâchefers : non stabilisés avant stockage en installation de stockage de déchets dangereux Emissions dans l’air et dans l’eau: calculés à partir des coefficients de transferts Refidis* : stabilisés avant stockage en installation de stockage de déchets dangereux Impacts mâchefers et refidis* : d’après l’ACV réalisée par la FNADE avec le soutien de l’ADEME Impacts transport des consommables par camion : d’après base COPERT IV Impacts transport par train : d’après données SNCF 1999 (*) : résidus d’épuration de fumées d’incinération de déchets dangereux

Trois scenarii Incinération à 850°C, traitement des fumées en voie sèche et mix déchets classiques à teneur en chlore < 1%. Incinération à 850°C, traitement des fumées en voie humide et mix déchets classiques teneur Incinération à 1100°C, traitement des fumées en voie humide et mix déchets spécifiques teneur en chlore >1%. Les mix déchets reflètent fidèlement la composition moyenne des déchets reçus sur une période de trois ans.

Catégories d’impacts considérés dans cette étude 1212 Catégories d’impacts considérés dans cette étude Impacts Unité Effet de serre g éq. CO2 Les gaz à effet de serre participent au réchauffement climatique Eutrophisation de l’eau g éq. PO4 Perturbation des milieux aquatiques du fait de la concentration excessive en nutriments phosphatés et azotés Acidification de l’atmosphère g éq. SO2 Émissions de substances acidifiantes dans l’air participant aux phénomènes des « pluies acides » Consommation d’énergie non renouvelable MJ Énergie puisée dans les ressources naturelles fossiles (gaz naturel, charbon, pétrole) Consommation d’eau Litre Toutes les eaux sont considérées comme prélevées à l’extérieur alors qu’une partie provient du recyclage interne au centre de traitement. L’eau utilisée pour la production de réactifs est aussi intégrée dans cet indicateur. Écotoxicité Point Impact sur l’environnement (faune, flore, sol) des émissions polluantes. Les méthodologies d’évaluation sont encore en cours de développement. Toxicité et santé humaine Impact sur la santé humaine de substances toxiques émises dans l’environnement. Cet indicateur fait actuellement l’objet de controverses scientifiques. Les recherches sont en cours pour améliorer la méthodologie.

Unité fonctionnelle et fonctions secondaires L’unité fonctionnelle : incinération d’1kg de déchet dangereux incinéré. Les résultats de l’ACV se rapportent à cette unité fonctionnelle Outre cette fonction de base, le système remplit des fonctions secondaires, à savoir la production de matières et d’énergie. Celles-ci remplacent des matières et des énergies produites par des procédés classiques, ce qui évite les impacts correspondants. Résultats Le PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) des déchets est le facteur qui a le plus d’impact sur les résultats. Les graphiques présentent, par impact, les effets et les évitements ainsi que leur somme algébrique.

Résultats 1414 g éq. CO2 / kg de déchet g éq. S02 / kg de déchet Total Scénarii : 1. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide 2. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie sèche 3. Incinération d’un mix spécifique avec un traitement des fumées par voie humide

Résultats 1515 Total Total Total g éq. PO4 / kg de déchet MJ / kg de déchet Total Total Total Total Total Total Scénarii : 1. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide 2. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie sèche 3. Incinération d’un mix spécifique avec un traitement des fumées par voie humide

Résultats 1616 Total Total Total Litres / kg de déchet (*)Y compris l’eau consommée pour la production des réactifs Scénarii : 1. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide 2. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie sèche 3. Incinération d’un mix spécifique avec un traitement des fumées par voie humide

Résultats 1717 Points / kg de déchet Total Total Total NB : évitement : impacts des procédés classiques non émis (chaudières…)du fait que le système produit des matières et de l’énergie Scénarii : 1. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide 2. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie sèche 3. Incinération d’un mix spécifique avec un traitement des fumées par voie humide

Résultats 1818 points / kg de déchet Scénarii : 1. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide 2. Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie sèche 3. Incinération d’un mix spécifique avec un traitement des fumées par voie humide

Résultats 1919 Scénario 1 Scénario 2 Scénario 3 Par kg de déchet Impact unité Evitement Effet Total Effet de serre g éq. CO2 -370 849 479 888 518 -498 1205 707 Eutrophisation de l’eau g éq. PO4 -0,04 0,034 -0,006 0,056 0,016 -0,053 0,091 0,038 Acidification de l’atmosphère g éq. SO2 -0,8 0,54 -0,26 0,86 0,06 -1,05 0,61 -0,44 Consommation d’énergie non renouvelable MJ -5,25 2,26 -2,99 2,3 -2,95 -7,42 2,68 -4,74 Consommation d’eau litre -1,17 2,54 1,37 2,25 1,08 -1,63 2,76 1,13 Écotoxicité point   8,60E-04 1,20E-04 9,80E-04 Toxicité et santé humaine -1,07E-05 1,36E-05 0,29E-05 1,72E-05 0,65E-05 1,30E-05 0,23E-5 Scénarii : Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie sèche Incinération d’un mix spécifique avec un traitement des fumées par voie humide

Paramètres influençant significativement les impacts 2020 Paramètres influençant significativement les impacts Rendement de la valorisation énergétique / chaleur Consommation de réactifs Emissions de NOx dans les fumées Consommation électrique Teneur en carbone du déchet Consommation de combustible de préchauffage Consommation d’eau process Effet de serre x Consommation de ressources énergétiques non-renouvelables Eutrophisation de l’eau Acidification de l’air Toxicité / Santé humaine Consommation d’eau

Impacts des 750 kt de déchets traités en équivalent habitants français 2121 Impacts des 750 kt de déchets traités en équivalent habitants français Scénario 1 56% Scénario 2 32% Scénario 3 12% Impact réel du parc Effet de serre 27 720 17 280 8 820 53 820 Consommation d’énergie non renouvelable 6 300 3 600 2 160 12 060 Eutrophisation de l’eau 672 1 104 990 1 422 Acidification de l’atmosphère 2 394 288 882 2 988 Consommation d’eau 11 592 5 184 2 304 19 080 : Impact en équivalent habitants français   : Impact évité en équivalent habitants français

La normation des résultats de l’ACV 2222 La normation des résultats de l’ACV La « normation » est une tentative de comparer les ordres de grandeurs de diverses catégories d’impacts alors que celles-ci ont des grandeurs physiques différentes. On recourt pour cela à la notion d’équivalent habitant. Elle permet d’identifier les catégories d’impacts environnementaux qui sont significatives (nombre d’habitants équivalent important) et celles qui sont de second ordre (nombre d’habitants équivalent faible). Cette traduction correspond au nombre d’habitants qui génère un impact équivalent sur une période d’un an, du fait de l’ensemble des activités économiques nationales qui leur est rapporté. En pratique, on divise l’impact correspondant au procédé étudié par l’impact total sur la zone géographique considérée puis on multiplie par la population de cette même zone. Par exemple, selon l’IFEN (Institut Français de l’Environnement), 33 545 millions de m3 d’eau ont été prélevés en France en 2001, pour tous les secteurs de l’économie confondus (production d’énergie, eau potable, irrigation et industrie). Considérant que la population française était en 2001 de 60 millions d’habitants, on calcule l’équivalent-habitant français pour la consommation annuelle d’eau de la façon suivante : Eq. Hab. conso. eau France = 35 545 millions m3 / 60 millions hab. = 559,083 m3 /hab. = 559 083 L / hab.

2323 Variation de certains impacts  en fonction du taux d’utilisation externe de l’énergie pour le scénario 1* Taux moyen actuel Taux moyen possible Impact unité Evitement Effet pour 29% pour 60% gain Effet de serre g eq. CO2/kg de déchet -370 849 479 200 58% Acidification de l’atmosphère g eq. SO2 / kg de déchet -0,8 0,54 -0,26 -0,9 246% Consommation d’énergie non renouvelable MJ -5,25 2,26 -2,99 -7,5 151% * Scénario 1 : Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide

2424 Variation de certains impacts  en fonction du taux d’utilisation externe de l’énergie pour le scénario 1* Actuellement, 29 % de l’énergie est valorisée dans les installations Potentiel, 60 % de l’énergie est valorisée dans les installations Effet de serre Gain 58% 479 g éq. CO2 200 g éq. CO2 Acidification de l’atmosphère Gain 246% - 0,26 g éq. SO2 - 0,9 g éq. SO2 Consommation d’énergie non-renouvelable Gain 151% - 2,99 MJ - 7,5 MJ * Scénario 1 : Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide

Principales conclusions Les impacts environnementaux sont favorablement influencés par la valorisation énergétique et la valorisation des métaux. Pour certaines catégories d’impact, l’incinération des déchets dangereux présente un bénéfice environnemental. Les impacts environnementaux de l'incinération de déchets dangereux dépendent fortement : Des caractéristiques des déchets : PCI, composition élémentaire, utilisation de l’énergie produite … Des paramètres système : rendement de valorisation énergétique, type de traitement des fumées… Des émissions de NOx et SOx

Principales conclusions Le traitement des fumées par voie sèche avec du bicarbonate de soude génère plus d'impacts environnementaux que le lavage humide et que le traitement des fumées par voie sèche avec de la chaux. Les transports pris en considération dans l'étude influencent peu les résultats. Plus l'énergie produite sur la ligne d'incinération est utilisée, plus les impacts sont réduits. L’impact positif d’un abaissement des valeurs limites de rejet des polluants contenus dans les fumées peut se trouver contrebalancé par l’impact négatif du surcroît de réactifs nécessaire pour l’épuration de ces fumées.

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