Des économies potentielles en eau et énergie en abattoir

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1 Des économies potentielles en eau et énergie en abattoir L IFIP a réalisé un bilan des consommations d eau et d énergie (gaz, électricité, fioul) sur la période 27 à 28 dans 3 outils d abattage-découpe spécialisés porc dans le cadre d une étude financée par INAPORC et l Office de l Elevage. Ce travail s inscrit plus largement dans une étude conduite en partenariat avec l ADIV sur l ensemble de la filière aval : 3 abattoirs-découpes (étude conduite par l IFIP), 3 salaisons du cuit (ADIV), 3 salaisons du sec (ADIV) ainsi que 3 salaisons multi produits (ADIV). Ne sera présentée dans ce document que la partie relative aux consommations d eau et énergie en abattoir-découpe. Méthodologie Une campagne de mesures sur site de l utilisation de l eau et des énergies a été réalisée dans 3 outils. En collaboration avec le Responsable de chaque site ou du Responsable maintenance, un bilan des comptages a été réalisé selon un guide d autodiagnostic rédigé en concertation avec l ADIV (eau, gaz, fioul et électricité). De plus lors de cette phase d enquête, l IFIP disposait de 2 analyseurs d énergie électrique (enregistreurs HIOKI 9625 pouvant mesurer jusqu à 5 Ampères) loués auprès de TECALIMAN. Ce matériel d enregistrement des puissances électriques, en complément des comptages en place, a permis d estimer la consommation électrique par atelier sur des périodes allant de quelques jours à 2 semaines (production de froid et distribution, station de traitement, poste de compression d air, chaîne d abattage et découpe, boyauderie ). Les 3 unités d abattage-découpe étudiés font partie des 1 premiers abattoirs français en terme de nombre de porcs abattus (53 à 1 65 porcs abattus par an) Niveaux de consommation d eau et d énergie et coût par porc abattu Figure au tableau 1 ci-dessous un premier bilan des niveaux de consommation et coût par porc abattu relatifs à l utilisation de l eau et des énergies. Les écarts laissent présager des économies moyennant des investissements et la sensibilisation des opérateurs. Les coûts varient de 1,19 à 2,17 par porc abattu et découpé. Des différences de 515 annuel sont observées par tranche de 5 porcs abattus. Le coût de l eau et des énergies peut être très variable selon le type de contrat fournisseur et la localisation géographique des abattoirs. D autres éléments peuvent entrer en ligne de compte : l historique et la sensibilité de l entreprise à la réduction des consommations, les types de process en place, d auto- Tableau 1 : Niveaux de consommation et coûts en eau et énergie selon l entreprise Abattoir 1 Abattoir 2 Abattoir 3 Consommation d eau/porc (litre) Prix de l eau /m 3,659,743 1,25 Consommation de gaz kw PCI/porc 8,23 2,2 13,65 Prix / kw de Gaz,31,279,262 Electricité kw/porc 11,33 2,49 9,9 Prix / kw d électricité,67,65,42 PRIX TOTAL en (eau+ énergie/porc) 1,194 2,174 1,92 1 ADIV Résumé Cette première étude conduite par l IFIP en collaboration avec l ADIV et 3 entreprises de la filière laisse présager des économies potentielles en énergie et eau selon les process ou opérations unitaires d abattage et de découpe, de gestion Résumé et production de froid, d air L arti comprimée, et de récupération d énergie sur site pour pré-ou chauffer l eau sanitaire en cours d abattage. Cette première étude a mis en évidence des écarts importants concernant les niveaux de consommation en eau et énergie dans un rapport de 1 à 2. D autre part l étude met en évidence le faible niveau de comptage électrique en place actuellement dans les entreprises contrairement au comptage de l eau et du gaz. Patrick Chevillon Pierre-Henry Devillers 1 Pierre Frotin Eric Gault Cette étude a bénéficié de financements d INAPORC et de l Office de l Elevage. TechniPorc, Vol. 31, N 6, 28 - la revue technique de l IFIP Résultats 19

2 Un suivi régulier permet de limiter les dérives et les fuites potentielles sur les circuits d eau. Un poste qui mérite une attention particulière est le poste du lavage des bétaillères ainsi qu en boyauderie. Poste contrôlé matisation, le degré d élaboration des produits et besoins en froid associés, la productivité par opérateur qui sont autant de facteurs qui peuvent influer fortement sur les niveaux de consommation et les coûts. L élargissement de cette étude à 5 autres entreprises en permettra de disposer d un échantillon plus représentatif d entreprises. Analyse des consommations d eau par poste Le nombre de points de comptage internes réguliers varie de 4 à 12 par semaine selon les entreprises. L entreprise 2 qui réalise le moins de comptage consomme nettement plus d eau par porc (375 litres contre 255 et 273 litres). Un suivi régulier permet de limiter les dérives et les fuites potentielles sur les circuits d eau. Au total nous avons recensé 14 points de comptage différents d eau froide ou mitigée (eau à 45, 6 ou 9 C) dans les 3 outils. Le tableau 2 ci-dessous fait état des niveaux de consommation par entreprise et postes répertoriés. L eau chaude et mitigée est relativement bien connue et comptabilisée par les entreprises car elle coûte à produire (consommation de gaz au niveau des chaudières). L abattoir 3 se caractérise par la plus faible consommation en eau chaude et mitigée. Un procédé de stérilisation à froid des couteaux et la mise en place d un échangeur d énergie sur une installation de cogénération électrique expliquent en partie ce résultat. Près de 1 litres par porc ne peuvent être affectés à des postes précis sur les 3 abattoirs soit en moyenne près de 3 % de l eau utilisée. Tableau 2 : Répartition de la consommation d eau par entreprise selon 14 postes de comptabilisation recensés (en litres/porc) Abattoir litres/porc Abattoir litres/porc Abattoir litres/porc Eau chaude et mitigée mesurée à partir des compteurs en place 12,1 168,8 5,5 (45 C, 6 C, 9 C,... ) Lavage des bétaillères 32,2 5,7 32,9 Lavage des camions frigorifiques 3,3 non mesuré 1,8 Eau froide des tours aéroréfrigérentes 9,6 46,5 24, Eau froide de la porcherie (brumisation-abreuvement) 4,1 7,5 12, Eau froide de la station de traitement 5,5 non mesuré non mesuré Eau froide pour le sang 1,9 non mesuré non mesuré Eau froide de ressuage humide 2,7 non mesuré 1,8 Eau froide surpressée lavage abattoir non mesuré non mesuré 14,3 Eau froide surpressée lavage découpe non mesuré non mesuré 5,1 Eau froide surpressée lavage caddies non mesuré non mesuré 11,5 Eau pour l épileuse non mesuré non mesuré 6,1 Eau pour le stérilisateur à froid non mesuré non mesuré,8 Laveuse des bacs non mesuré non mesuré 1,5 Diverses consommations non affectées 93,9 11,6 92,8 Au moment de l enquête, la part de l eau froide et mitigée utilisée à la boyauderie n était pas connue des 3 entreprises. Les données IFIP d enquêtes dans 15 abattoirs en 27 font état de consommation de 5 à 9 litres d eau mitigée et froide par porc en boyauderie. Aussi ce poste mérite d être mieux contrôlé par les entreprises. L une des 3 entreprises a mis en place le recyclage de l eau mitigée à 42 C sur la ligne «menus» permettant de recycler, après filtration, près de 7 à 8 % de l eau. Un poste qui mérite une attention particulière est le poste du lavage des bétaillères (entre 32 et 5 litres par porc). Deux entreprises sur 3 recyclent sur ce poste, soit l eau épurée de la station de traitement après chloration, soit l eau des tours aéroréfrigérantes. Ces pratiques représentent des économies importantes (1 à 15 % de la consommation totale d eau de l abattoir). La consommation d eau froide utilisée dans les tours aéroréfrigérantes peut être réduite en récupérant l énergie grâce à un échangeur avant le passage du liquide frigorigène chaud dans les tours. Ceci permet de préchauffer l eau sanitaire et limiter l eau utilisée, ainsi que la consommation électrique des pompes et ventilateurs des tours nécessaires au refroidissement du fluide frigorigène. Seul l abattoir 1 est équipé d un échangeur à plaque permettant de récupérer l énergie sur son groupe froid après compression. En porcherie, les niveaux de consommation d eau pour la brumisation et l abreuvement des porcs sont variables d une entreprise à l autre et varient d un facteur 1 à 3 (4 litres à 12 litres/ porc). 2 Résultats TechniPorc, Vol. 31, N 6, 28 - la revue technique de l IFIP

3 Comment réduire ou optimiser les niveaux de consommation d eau? A partir de ces observations 5 priorités d actions pour les entreprises ont été identifiées. Priorité 1 : Mettre en place des comptages ciblés et des relevés hebdomadaires ou journaliers. Afficher des indicateurs et objectifs pour le personnel. Les comptages d eau doivent porter sur l eau chaude, mitigée et froide, le lavage des bétaillères, le lavage en fin de tuerie et découpe (poste eau surpressée ), le poste boyauderie, les tours aéroréfrigérantes, la station de traitement, la porcherie (abreuvement-brumisation-lavage), la chaîne d abattage (échaudage, épileuse, poste de saignée, poste d éviscération), la découpe, le froid humide (cabines de brumisation), les locaux sanitaires (réglage des automatismes de déclenchement par cellule photoélectrique, du débit et pression, température de l eau, douches, contrôle des fuites ). Priorité 2 : Récupérer l énergie du liquide frigorigène avant refroidissement par les tours aéroréfrigérantes (1 seul abattoir sur 3 dans cette étude dispose d une telle installation). Ceci limite l eau froide utilisée dans ces tours pour refroidir le liquide frigorigène. Priorité 3 : Recycler l eau (eau de refroidissement des rails des fours, eau chaude des épileuses, eau de nettoyage des balancelles pour abats blanc, filtration et recyclage partiel de l eau à 42 C en boyauderie, recyclage de l eau de station pour le nettoyage-désinfection des bétaillères après traitement de l eau ). Priorité 4 : Investir à l avenir dans des équipements plus économes en eau (exemple l échaudage par condensation vapeur : réduction par 1 de la consommation d eau (en Allemagne dans un abattoir de 48 porcs/an, passage de l échaudage en bac classique (11 litres d eau/porc) à l échaudage à vapeur (,7 litre d eau/porc), BAT, 25). Priorité 5 : Etudier la possibilité d utiliser de l eau de forage privé et éventuellement récupérer des eaux de pluie en toiture : cette dernière option dispose d un faible potentiel (2 à 3 % de la consommation totale d un abattoir). L abattoir 1 récupère de l énergie sur son installation de froid (avant les tours aéroréfrigérantes, après compression) ainsi que des fumées des fours à flamber les porcs, pour préchauffer l eau sanitaire. Le gain est important (1,5 à 2 kw par porc abattu peuvent être récupérés à partir des fumées des fours à flamber, Figure 1). Sortie des fumées entre 1 et 15 C Vase d'expansion Entrée d'eau 7 C Vanne de circulation Les utilisations du gaz en abattoir 4 utilisations principales ont été identifées : la production d eau chaude sanitaire, le flambage des porcs, la production de vapeur pour l échaudage et la cogénération d électricité avec récupération de l énergie des fumées pour préchauffer l eau sanitaire. il existe des utilisations annexes : lavage de rolls et bacs, stérilisation des couteaux à plus de 8 C, chauffage des bureaux, thermocoagulation du sang. Ne seront présentées dans ce document que les 4 principales utilisations du gaz dans les abattoirs étudiés (Tableau 3). L abattoir 1 se caractérise par la plus faible utilisation de gaz, suivi de l abattoir 3 puis 2. 1,5 à 2 kw par porc abattu peuvent être récupérés à partir des fumées des fours à flamber pour préchauffer l eau sanitaire. 1 C Échangeur Fumée 7 C Sortie d'eau 9 C TC Vanne thermostatique Entrée des fumée à 4-45 C Figure 1 : Système de récupération de l énergie des fumées des fours à flamber les porcs (système CLAYTON) L abattoir 2 qui se caractérise par la plus forte consommation d eau chaude et mitigée (Tableau 2) ne pratique pas la récupération d énergie sur les fours à flamber à ce jour. L abattoir 3 récupère de l énergie des fumées des fours à flamber et lors de la cogénération, pour préchauffer l eau sanitaire. Tableau 3 : Consommation de gaz par porc abattu par poste selon les 3 abattoirs (en kw PCI/porc) Poste contrôlé Co-génération (production d électricité + pré-chauffage de l eau sanitaire avant chaudière) Chaudières eau chaude Four 1+ Four 2 Production de vapeur (échaudage + thermo-coagulation du sang) Abattoir 1 8,2 kw PCI/porc Abattoir 2 2,2 kw PCI/porc Abattoir 3 14,7 kw PCI/porc 4,9 3,8 4,4 12,2 3,7 5,4 4,7 4,3 TechniPorc, Vol. 31, N 6, 28 - la revue technique de l IFIP Résultats 21

4 Les réglages des fours (temps de brûlage, efficacité des flammes, encrassement des brûleurs, pressions ) sont des éléments à analyser attentivement. Temps de flambage (secondes) four 1 four 2 temps total Les niveaux de consommation sur les fours à flamber 1 et 2 mettent en évidence des écarts de 3,7 à 4,7 kw PCI/porc. L abattoir 3 présente la plus faible consommation de gaz sur les 2 fours. Le couple «Temps de flambage» et «Efficacité sur la bactériologie de surface sur carcasse» mériterait d être précisé. Les réglages des fours (temps de brûlage, efficacité des flammes, encrassement des brûleurs, pressions ) sont des éléments à analyser attentivement. Une étude en 27 conduite dans 15 abattoirs a montré des variations importantes des temps de flambage des fours 1 et 2 (Figure 2) N Abattoir Figure 2 : Temps de flambage par porc selon 15 abattoirs (IFIP, 27) La production de froid est le poste le plus consommateur d énergie électrique. Comment réduire ou optimiser la consommation de gaz? A partir de ces observations, 1 priorités d actions pour les entreprises ont été identifiées. Priorité 1 : Mettre en place des comptages ciblés et des relevés hebdomadaires ou journaliers. Afficher des indicateurs et objectifs pour le personnel. Priorité 2 : Optimiser le rendement des chaudières (viser 9 % de rendement) et isoler en totalité la distribution d eau chaude. Priorité 3 : Préchauffer l eau sanitaire via des échangeurs de chaleur : - au niveau des fours à flamber en collectant l énergie des fumées (Système CLAYTON ou FIMAT) - sur le système froid - sur la cogénération - sur le poste compression d air. Priorité 4 : Penser aux énergies renouvelables en substitution aux énergies fossiles (panneaux solaires, biomasse, graisses). Etudier la mise en place de pompes à chaleur (STEP, air, sol ). Priorité 5 : Limiter les consommations d eau mitigée à tous les stades dans la mesure du possible (type de buses, déclenchement de l arrosage, sensibilisation du personnel ). Priorité 6 : Filtrer et réutiliser l énergie et l eau en boyauderie (gain potentiel de 7 à 8 % d eau mitigée à 42 C). Priorité 7 : Etudier la possibilité de vidanger préalablement les chaudins à sec avant lavage ou orientation vers l équarrissage (par rouleaux, cité dans BAT, 25). Priorité 8 : Optimiser les débits et pressions dès l utilisation d eau chaude sanitaire (réducteurs, type de buse et orientation ). Priorité 9 : Valider des méthodes alternatives de stérilisation à froid des couteaux sur la chaîne d abattage. Priorité 1 : Optimiser les temps de flambage (meilleure épilation préalable et brossage tout en maintenant l efficacité sur la réduction de la flore bactérienne) et l entretien des brûleurs. Les utilisations de l électricité en abattoir-découpe La répartition de la consommation d électricité est peu connue en abattoirs. L abattoir 2 se caractérise par une consommation électrique de près du double des abattoirs 1 et 3. L abattoir 1 et 3 disposent d une comptabilité par postes très récente (depuis 26 pour l abattoir 1 et début 28 pour l abattoir 3). L analyse des consommations électriques fait apparaître que la production de froid est le poste le plus consommateur d énergie électrique (46 à 48 % de la consommation totale respectivement pour l abattoir 1 et 3) suivi de la chaîne d abattage, de la station d épuration puis du poste compression d air. Lors de cette étude, il a été possible d analyser dans les 3 outils, la consommation électrique du poste compression d air (Tableau 5). L ensemble des compresseurs est à vis. L un des abattoirs dispose d une installation récente à Variation Electronique de Vitesse et d un séchage d air avec contrôle de l hygrométrie (Abattoir 1). Le nombre de Watts par m 3 produit est le plus faible pour cette installation (131 Watts/m 3 ). L abattoir 2 a des besoins importants en air comprimé de par les process mis en place (9,8 m 3 à 6 bars d air comprimé par porc contre 3,2 m 3 et 3,8 m 3 pour les abattoirs 1 et 3). Dans cet abattoir, le coût du m 3 d air comprimé est plus élevé. Il semble important d appréhender 22 Résultats TechniPorc, Vol. 31, N 6, 28 - la revue technique de l IFIP

5 Tableau 4 : Consommation d électricité par poste selon l abattoir (en Kwatt/porc) Abattoir 1 11,33 kwatt/porc Abattoir 2 2,49 kwatt/porc Abattoir 3 9,9 kwatt/porc Anesthésie au CO 2 ou électrique,14 Non mesuré Non mesuré Moteurs des épileuses,4 Non mesuré Non mesuré Ligne d abattoir 2,21 Non mesuré Non mesuré Système de collecte et refroidissement du sang,4 Non mesuré Non mesuré Compression d air,45 1,72,48 Ligne de boyauderie,5 Non mesuré Non mesuré Machine lavage bac,14 Non mesuré Non mesuré Production de froid et distribution 5,17 Non mesuré 4,75 Pompes de brumisation de ressuage humide,8 Non mesuré Non mesuré Station de traitement 1,95 Non mesuré Non mesuré Armoire du camion frigo en parking,7 Non mesuré Non mesuré Local pompe Non mesuré Non mesuré,45 Eclairage néons Non mesuré Non mesuré,57 Pompes de lavage des bétaillères Non mesuré Non mesuré,4 Surpresseur de lavage en abattoir + découpe Non mesuré Non mesuré,8 Autres consommations électriques non affectées sur l entreprise 1, 18,77 3,53 Un point intéressant à contrôler sur l installation de compression d air est la consommation du week end hors activité. le coût de fonctionnement d une installation en routine dès l investissement initial en estimant la consommation électrique par m 3 d air produit à une pression donnée (exemple : 6 bars). Un point intéressant à contrôler sur l installation de compression d air est la consommation du week end hors activité. On peut ainsi estimer alors le % de fuite en air comprimé de l installation hors activité. Elle est importante pour l abattoir 2 (28 %) et moindre pour les abattoirs 1 et 3 (18 %). Les BAT (25) citent un pourcentage à ne pas dépasser de l ordre de 7 à 8 %. L expertise du poste compression d air proposée par des entreprises spécialisées peut s avérer assez vite rentabilisée en limitant les fuites et en renouvelant le matériel usagé par du plus performant. Comment réduire ou optimiser la consommation d électricité? A partir de ces observations, 1 priorités à étudier pour les entreprises ont été identifiées. Priorité 1 : Mettre des comptages ciblés et des relevés hebdomadaires ou journaliers. Afficher des indicateurs et objectifs pour le personnel. compresseur d air et sécheur d air Tableau 5 : Analyse des caractéristiques des postes de compression d air dans 3 abattoirs Abattoir 1 Abattoir 2 Abattoir 3 Type de compresseur: (à vis, piston, autre ) A vis A vis A vis Variation électronique de vitesse sur compression Oui Non Non Type de séchage de l air REGENERATION EXTERNE (avec contrôle Par adsorption Par adsorption de l hygrométrie) Quantité d air utilisée par porc 3,2 m 3 /porc 9,8 m 3 /porc 3,8 m 3 /porc Nombre watts consommés/m 3 d air à 6 bars 131 watts/m 3 sur 1 an 179 watts/m watts/m 3 Estimation de la consommation des compresseurs dans la consommation électrique totale de l abattoir 3,97 % 8,4% 4,8 % kwatt par porc pour la compression,42 Kwatt/porc 1,75 Kwatt/porc,51 Kwatt/porc Consommation moyenne de 5 jours d activité (24h à 24h*5jours) par rapport à la consommation sur 7 jours 82 % 72 % 82 % Consommation moyenne du Week end (48 h) 18 % 28 % 18% TechniPorc, Vol. 31, N 6, 28 - la revue technique de l IFIP Résultats 23

6 Analyseur HIOKI de la quantité de courant et puissance demandée par l installation. Ces données d enquête pour les principales opérations unitaires en abattage et découpe, devraient permettre aux entreprises d améliorer leurs performances énergétiques et de mieux connaître les possibilités d économies d eau et d énergie. Priorité 2 : Calculer le COP (Coefficient Opérationnel de Performance ou rapport entre le froid produit et l énergie consommée) de l installation de froid avec le frigoriste, isoler, fermer les portes des chambres froides et de congélation Priorité 3 : Etudier la mise en place de nouvelles techniques de supervision des installations de froid proposées actuellement (Gestion Technique Centralisée, délestage, écrêtage, Exemple Global Economy, System SERIACO, MATAL ), les gains escomptés annoncés par les fournisseurs peuvent être de 1 à 2 % sur la facture électrique du froid... Priorité 4 : Préchauffer l eau sanitaire via un échangeur placé avant les tours aéroréfrigérantes : économie d eau, économie d électricité (les pompes et ventilateurs des tours fonctionneront moins), moins de maintenance sur les tours. Priorité 5 : Le froid négatif lors du ressuage des carcasses coûte cher par rapport à du froid positif. Un compromis reste à trouver entre surface au sol des frigos/objectifs bactériologiques/perte de poids des carcasses/coût du froid/qualité de la viande. Du point de vue consommation électrique (BAT 25, Allemagne), un froid choc négatif consommera 19 kwh/tonne de carcasse (température variant de -28 à +8 C) contre une consommation de 1 kwh/tonne de carcasse pour un froid humide (-5 à 5 C). Priorité 6 : Evaluer le coût et l efficacité de son poste luminaire (nombre, qualité, positionnement, durée de vie et consommation, utilisation lumière naturelle ), durée d éclairement, commandes d éclairage par partie d atelier Priorité 7 : Investir dans des moteurs plus performants (Variation Electronique de Vitesse ou VEV) sur compresseurs, pompes, ventilateurs des condenseurs, opter pour le renouvellement des moteurs électrique avec label EFF1. Priorité 8 : Auditer le poste compression d air (fuites, intérêt du VEV sur compresseur), et le système de séchage d air Priorité 9 : Analyser les consommations électriques 1 minutes (sous exploitées actuellement, heures de démarrage machines en activité ou hors activité ). Priorité 1 : Réfléchir aux possibilités à l avenir de production de sa propre électricité : Photovoltaïque (la surface de couverture des bâtiments offre un potentiel intéressant mais qui reste limité par rapport aux besoins), méthanisation couplée à de la production d électricité, utilisation des graisses Conclusion Cette première étude conduite par l IFIP en collaboration avec l ADIV et 3 entreprises de la filière laisse présager des économies potentielles en énergie et eau selon les process ou opérations unitaires d abattage et de découpe, de gestion et production de froid, d air comprimée, et de récupération d énergie sur site pour pré-ou chauffer l eau sanitaire en cours d abattage. Cette première étude a mis en évidence des écarts importants concernant les niveaux de consommation en eau et énergie dans un rapport de 1 à 2. D autre part l étude met en évidence le faible niveau de comptage électrique en place actuellement dans les entreprises contrairement au comptage de l eau et du gaz. L IFIP va poursuivre ce travail dans 5 autres outils d abattage-découpe en 29 afin d élargir le panel d entreprises diagnostiquées. Ces données d enquête pour les principales opérations unitaires en abattage et découpe, devraient permettre aux entreprises d améliorer leurs performances énergétiques et de mieux connaître les possibilités d économies d eau et d énergie. L IFIP disposera de 2 analyseurs d énergie électrique pouvant mesurer jusqu à 5 Ampères afin de réaliser un comptage par grand poste de consommation électrique (photo ci-contre). Nous tenons à remercier les Directeurs et Responsables de maintenance des 3 entreprises d abattage-découpe qui ont consacré du temps à cette étude. Contact : patrick.chevillon@ifip.asso.fr ph.devillers@adiv.fr 24 Résultats TechniPorc, Vol. 31, N 6, 28 - la revue technique de l IFIP