Valorisation énergétique : et l’énergie fût !
Pour les produits non recyclables (voire certains déchets recyclables qui peuvent faire l’objet d’une double valorisation), il faut miser sur la valorisation énergétique.
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, aucune fatalité : ils peuvent être recyclés et valorisés sous forme de matière ou représenter une source importante d’énergie renouvelable.
En effet, même lorsqu’un déchet n’est pas recyclable, il peut généralement constituer, sous forme solide ou gazeuse, un combustible à même de produire de l'énergie, sans risque pour l'environnement.
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… Il existe plusieurs procédés :
- par traitement thermique (incinération, pyrolyse, gazéification) ;
- par récupération du biogaz issu notamment des installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) et de la méthanisation des déchets organiques.
Complément indispensable à la valorisation matière, la valorisation énergétique fournit un exutoire aux déchets non recyclables. 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, agro-alimentaires et industriels comme les goudrons ou les solvants usagés). La vapeur est ensuite utilisée dans un turboalternateur produisant de l’électricité injectée dans le réseau. La chaleur résiduelle servira également à alimenter un réseau de chaleur urbain ou des industries avoisinantes. Les UVE produisent ainsi de l’énergie à la fois sous forme d’électricité et de chaleur.
L’incinération fait l’objet d’une surveillance et d’un encadrement très sévères par la réglementation qui prévient ses effets sur l’environnement. La loi encadre par exemple le traitement des fumées et des résidus de traitement.
La production de combustibles solides de récupération (CSR)
Les déchets qui n’ont pas pu être triés ou recyclés, comme les refus de tri de déchets industriels banals (DIB) ou de déchets des ménages, certains déchets de chantiers ou des déchets non-recyclables de déchèteries, sont d'abord pré-broyés. Les résidus métalliques, les résidus inertes et les résidus chlorés sont ensuite retirés, lors de différentes phases de tri : mécanique, aéraulique et optique. Après granulation, le CSR, riche en matières combustibles (bois, plastiques, papiers, cartons), fait l'objet d'un contrôle pour s'assurer de sa conformité. Le CSR peut ensuite être utilisé dans des installations industrielles énergivores (comme les cimenteries), pour remplacer les combustibles fossiles comme le charbon ou le gaz. De plus en plus, les CSR sont utilisés pour fournir de l’énergie décarbonée pour les réseaux de chaleur urbains ou pour des process industriels.
Depuis 2011, le groupe Paprec dispose d'une chaîne de tri CSR à Bruguières (31). De quoi fabriquer 50 000 tonnes de CSR, qui alimentent en grande partie un important cimentier français. Depuis, le groupe a développé ses capacités de production de CSR et une dizaine de sites en France en produisent pour les cimentiers, l’industrie ou les collectivités.
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 production de biogaz
Ce gaz, 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, est utilisé 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).
Une fois débarrassé de toutes ses impuretés (dont le CO2), il peut aussi être injecté dans le réseau de gaz de ville. Enfin, il sert de carburant aux véhicules GNV.
Ce procédé repose sur le principe de la digestion anaérobie en écosystème microbien : en l’absence d’oxygène, le processus de fermentation des matières putrescibles est assuré par les micro-organismes. Il permet de transformer la 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 sont transformés en digestat, méthane et gaz carbonique.
L’application sur les ISDND
Dans les ISDND, les déchets organiques des ordures ménagères vont se dégrader sur une longue période de temps, en dégageant naturellement du méthane.
Placés dans des casiers de stockage, la fraction organique des déchets se décompose et produit des liquides appelés lixiviats et du biogaz riche en méthane. Les 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 biogaz alimente des turbines pour générer de l'électricité (et de la chaleur), des chaudières pour produire de la chaleur, ou est épuré en bio-méthane pour injection dans le réseau de gaz naturel.
Sur les 301 ISDND recensées en France, 201 le captent déjà et 71 le valorisent. Chez Paprec, nous avons mis en place des procédés visant à le collecter et à le valoriser sur plusieurs sites, comme par exemple à la Chapelle-sur-Oreuse (89), Fresnoy-Folny (76), Montmirail (72), Brive (19) ou encore à Bimont (62). Sur notre site de Saint-Florentin (89), nous avons installé en 2017 la toute première WagaBox, innovation permettant d’épurer le biogaz d’ISDND pour son injection dans le réseau de gaz naturel.
83 % du gaz récupéré dans nos ISDND est valorisé. Il est prévu d'installer des turbines biogaz sur l'ensemble des sites de stockage de déchets du groupe.
L’application sur les 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 ce procédé.
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.
L’intérêt de la méthanisation pour les déchets alimentaires triés à la source est de pouvoir faire une double valorisation :
- une valorisation matière via la production du digestat : 90% des matières entrantes seront transformées en engrais organique, local et renouvelable, qui permet de remplacer les engrais minéraux, fossiles et importés, actuellement utilisés
- une valorisation énergétique via la production du biogaz : 10% des matières entrantes sont transformées en biogaz renouvelable, en remplacement de gaz fossile importé
QUELS SONT LES BÉNÉFICES POUR L’ENVIRONNEMENT ?
La valorisation énergétique des déchets joue un rôle important dans la mise en œuvre de la transition énergétique et écologique de notre pays à double titre :
- en tant que solution de traitements des déchets, complémentaire du recyclage
- dans une logique de souveraineté et d’élargissement du mix énergétique.
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 production de méthane en ISDND, sur des déchets non-recyclables en mélange, permet une économie de combustibles fossiles, via le remplacement du gaz importé par du biogaz renouvelable produit localement.
La méthanisation de biodéchets triés à la source assure de son côté une double valorisation de la matière organique et de l’énergie, et permet une diminution des gaz à effet de serre en se substituant à l’usage d’énergies fossiles et d’engrais minéraux. Les déchets organique sont en effet une matière parfaitement recyclable, dont notre agriculture a besoin, et qui ne doivent plus être jetés en mélange avec les déchets ultimes : leur tri à la source, pour produire du compost ou du digestat utilisés pour fertiliser les champs, évite leur gaspillage, évite l’import d’engrais fossiles et énergivores, et augmente le taux de valorisation des déchets non dangereux. Leur valorisation en méthanisation permet, en plus, de produire une énergie renouvelable.
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