Directives sur le Co-Processing des Déchets dans la Production de Ciment. Le Partenariat Public Privé GTZ Holcim

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1 Directives sur le Co-Processing des Déchets dans la Production de Ciment Le Partenariat Public Privé GTZ Holcim

2 Note Importante Ces directives s adressent aux divers groupes d intérêt et décideurs des secteurs public et privé actifs dans les domaines de la gestion des déchets et de la production cimentière. Ce document donne un aperçu général des conditions dans lesquelles on peut avoir recours au co-processing tout en énonçant un certain nombre de principes de base. Les directives formulent des recom-mandations et donnent les expériences spécifiques à certains pays, mais ne doivent pas être utilisées comme un schéma directeur. Chaque personne, pays ou organisme qui s engage dans le co-processing de déchets doit développer ses propres normes en harmonie avec le cadre légal existant et en s appuyant sur les conventions internationales et les conditions nationales et loca-les. Ces directives n engagent pas légalement, ni ne constituent une obligation, représentation ou garantie de la part de l auteur ou distributeur du document, ni d ailleurs un conseil technique, com-mercial, légal ou autre. Même si toutes précautions possibles ont été prises et un grand soin a été appliqué lors de la réunion des informations contenues dans les présentes directives, personne au sein de Holcim Group Support Ltd et Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GmbH (GTZ) et/ou aucun/e des filiales, directeurs, collaborateurs, consultants, cocontractants, cadres ou employés respectifs n accepte une responsabilité quelle qu elle soit pour d éventuelles erreurs ou omissions dans ces directives ou en relation avec celles-ci. Par ailleurs, les informations n impliquent aucune opinion ou approbation de la part de ces personnes physiques ou morales. En tout état de cause, la relation entre les entités légales, individus ou autres personnes mention-nées dans ces directives (ils s agit toujours de personnes) doit être considérée comme une rela-tion entre personnes indépendantes et rien dans ces directives ne peut être interprété de façon à associer ou relier ces personnes entre elles, constituer un groupe, faire d une personne l agent d une autre ou d un groupe ou le membre d un groupe, créer un partenariat, une filiale, agence ou joint venture entre ces personnes. Copyright 2006 Holcim Group Support Ltd et Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH Tous droits reserves. B

3 Sur ces Directives L un des objectifs majeurs de ces Directives est de contribuer à améliorer de manière générale la gestion des déchets en mettant à disposition une information objective sur le co-processing des déchets dans l industrie cimentière. De nombreux échanges et des sessions de travail particuliè-rement denses ont été nécessaires pour atteindre cet objectif ambitieux. Ce projet de Directives a été préparé conjointement par des experts de Holcim et de GTZ, avec le soutien d experts extérieurs de l industrie cimentière ainsi que d organisations travaillant dans le domaine de la coopération internationale. L élaboration du document a été coordonnée par l Institut d Ingénierie Environnementale de l Université des Sciences Appliquées de Bâle, Suisse. L équipe de management en charge de ce partenariat public - privé souhaite exprimer ses sincè-res remerciements aux experts de Holcim et de la GTZ ainsi qu à tous ceux qui ont participé à ce travail, en investissant leur temps et en partageant leurs informations et leur savoir. Participants au lancement du partenariat, Bonn, Allemagne en Septembre 2003 Pour toute information supplémentaire contactez : Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GmbH (GTZ) D. Ziegler, W. Schimpf P.O. Box Eschborn Allemagne Tél Fax Holcim Group Support Ltd B. Dubach, J-P. Degré Hagenholzstr Zürich Suisse Tél Fax Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW D. Mutz Gründenstrasse Muttenz Suisse Tél Fax C

4 Préambule Ces Directives sont le résultat d un partenariat entre les secteurs public et privé notamment la Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GmbH (GTZ) (coopération technique allemande) et le groupe cimentier Holcim Group Support Ltd (Holcim) afin de promouvoir le coprocessing des déchets dans les fours à ciment, c est-àdire l utilisation de déchets en même temps que d autres matériaux pour produire du ciment. Holcim ( Y ) est l un des principaux fournisseurs de ciment, de béton et d agrégats à l échelle mondiale. La GTZ ( Y ) est une agence étatique pour la coopération internationale et le développement durable active dans le monde entier. Les conclusions et les recommandations de ces Directives sont basées sur l expérience acquise dans des pays industrialisés et des pays en voie de développement, ainsi que par les secteurs public et privé. Les Directives sont également basées sur d autres initiatives entreprises par des organisations bilatérales ou multilatérales concernant l amélioration de la gestion des déchets à l échelon national et local, ainsi que sur les efforts mis en œuvre par l industrie cimentière pour réduire les impacts sur l environnement résultant de la production de ciment. Une attention toute particulière a été accordée au travail entrepris dans le cadre de l Initiative Durable du Ciment (CSI) du Conseil Mondial des Affaires pour le Développement Durable (WBCSD) qui examine les options pour l amélioration des performances environnementales et la responsabilité sociale des entreprises. L utilisation du co-processing dans la production du ciment contribuera à réaliser les objectifs fixés à l Agenda 21 du Sommet de la Terre à Rio de Janeiro (1992), la Déclaration de Johannesburg sur le Développement Durable (2002) et les Objectifs du Millénaire pour le Développement. Les Directives ont été préparées en prenant en considération toutes les conventions internationales en la matière telles que les Conventions de Bâle et de Stockholm et la Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique (Protocole de Kyoto). Eviter la génération de déchets et en réduire la quantité est la meilleure manière de traiter les problèmes actuels des déchets partout dans le monde. La priorité doit être accordée, là où cela est possible, aux concepts de Production Propre (CP), de recyclage et de réutilisation. Le co-processing des déchets n est pas en contradiction avec la hiérarchie des déchets [ Y voir Figure 1, page 9 ], car il peut être considéré comme une technologie permettant la récupération d énergie et de matières premières. Ces Directives ont en général une approche visant à réduire les problèmes des déchets existants dans les pays en développement, en encourageant simultanément l utilisation de déchets comme source alternative d énergie primaire et de matières premières brutes dans les fours à ciment. Un partenariat fiable entre les secteurs public et privé est la clé du succès pour développer au maximum l avantage du co-processing des déchets dans les fours à ciment. Des technologies innovantes et le savoir-faire technique sont disponibles et seront développés davantage par le secteur privé, alors que le secteur public doit veiller à ce que les normes environnementales soient respectées et que les règlements en matière de santé et de sécurité soient appliqués et respectés. Il est communément admis que le co-processing de déchets dans les fours à ciment implique : Y Le respect et l application de toutes les lois et règlements (parfois la législation relative au traitement des déchets n existe pas encore ou alors est en cours d amendement pour se conformer aux derniers développements techniques) Y Un personnel technique et des responsables gouvernementaux chargés de la réglementation et du contrôle ayant une bonne connaissance et de l expérience dans le domaine de l incinération des déchets, y compris des déchets toxiques/dangereux Y Une mise en œuvre appropriée du cadre juridique pour toutes les activités de gestion des déchets combinée à un contrôle effectué par les autorités et une application stricte des règles Y L élaboration de programmes locaux de sensibilisation et de plans locaux d urgence en plus des programmes nationaux Y Des programmes de santé et de sécurité pour le personnel qui risque d entrer en contact avec des déchets dangereux Y Une approche de responsabilité collective et équivalente des secteurs privé et public Y Une transparence de la communication et de l information. Un comportement éthique, une bonne gouvernance et une responsabilité sociale sont donc les conditions préalables à une mise en œuvre efficace des Directives. D

5 Table des Matières 1.0 Résumé Introduction Objectif, groupes cibles et limites des Directives Définitions générales et principes du co-processing Principales caractéristiques du co-processing dans l industrie du ciment Production du ciment Le co-processing dans l industrie du ciment Le procédé et son application Co-processing et gestion des déchets Prétraitement : Des déchets aux AFR Financements de la gestion des déchets et le principe pollueur-payeur Conditions de mise en œuvre du co-processing Défis institutionnels du co-processing Domaines de développement des capacités Mise en œuvre du développement des capacités Mise en œuvre des directives Conditions pour le co-processing dans les fours à ciment Aspects juridiques Principes Cadre juridique Cadre institutionnel Contrôle des émissions et sélection des déchets : des normes applicables sont nécessaires Processus d octroi de permis pour le co-processing Etablissement de la référence de base Test de combustion Aspects environnementaux de la production de ciment et du prétraitement des AFR Principes Emissions significatives Génération des émissions et techniques de réduction Contrôle et surveillance des émissions Impact environnemental des polluants dans les produits Lixiviation des polluants incorporés à partir du béton Commentaires particuliers concernant les dioxines et les furannes Gestion des poussières du four et des by-pass Questions opérationnelles Principes spécifiques Approvisionnement en déchets et en AFR Transport, manipulation et stockage des matériaux Aspects opérationnels Système de contrôle de la qualité Contrôle et audit E

6 Table des Matières 6.4 Santé et sécurité au travail (OH&S) Principes Piliers d un système de santé et de sécurité au travail (OH&S) Organisation pour la sécurité Plan d action en cas de déversement accidentel Plans d urgence Questions de communication et de responsabilité sociale Principes et conditions requises Importance de la communication Approche systématique de la communication...44 F

7 Liste des études de cas...i-ixx Cas n 1 Sélection des points d introduction adéquats L exemple de Lägerdorf, Holcim Allemagne...i Cas n 2 Un concept intégré de gestion des déchets L exemple de Cartago, Costa Rica... iii Cas n 3 Prétraitement des déchets L exemple d Energis, Groupe Holcim, Albox, Espagne...v Cas n 4 Divers aspects de la procédure d autorisation L exemple de la Rhénanie Westphalie du Nord, Allemagne... vii Cas n 5 Contrôle des émissions et reporting Les expériences de Holcim... ix Cas n 6 Prétraitement des déchets L exemple d Ecoltec, Mexique... xi Cas n 7 Test d incinération avec contrôle des PCDD/PCDF L exemple des Philippines...xiii Cas n 8 Laboratoire de contrôle de la qualité pour les AFR L exemple de Resotec, Brésil... xv Cas n 9 Récupération des déchets de l Erika L exemple du soutien de Holcim au nettoiement de la marée noire causée par le pétrolier Erika, France...xvii Cas n 10 Panels consultatifs communautaires L exemple d Energis, Albox, Espagne...xix Liste des annexes... A1-A53 Annexe 1 Bibliographie, littérature et liens Internet...A2 Annexe 2 Déchets utilisés comme AFR en Europe et au Japon...A5 Annexe 3 Développement de l utilisation de combustibles alternatifs dans l industrie cimentière en Allemagne...A7 Annexe 4 Sources de contacts et d information... A8 Annexe 5 Liste de matériaux adaptés au co-processing... A10 Annexe 6 Exemple d une charte Acceptation Refus de déchet...a18 Annexe 7 Valeurs limites des déchets et des AFR...A19 Annexe 8 Justification de l exclusion de certaines matières du co-processing... A22 Annexe 9 Modèle de permis... A25 Annexe 10 Formulaire de demande de permis...a30 Annexe 11 Processus d octroi de permis... A34 Annexe 12 Information sur les tests d incinération...a35 Annexe 13 EPER le Registre Européen des Emissions Polluantes pour l industrie du ciment...a37 Annexe 14 Gammes des émissions et techniques de réduction... A38 Annexe 15 Valeurs limites des émissions totales pour des fours à ciment pratiquant le co-processing de déchets...a41 Annexe 16 Résumé du rapport WBCSD/UNEP sur les POP... A42 Annexe 17 Modèle d un dossier d acceptation d un déchet... A45 Annexe 18 Modèle de schéma de contrôle qualité...a49 Annexe 19 Analyse de situation comment faire?...a50 Abbréviations chimiques et générales & glossaire... A51 Glossaire... A53 G

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9 1.0 Résumé Depuis le début des années 1970, différents types de déchets ont été traités avec succès par co-processing comme combustibles et matières premières alternatifs (AFR) dans des fours à ci-ment en Europe, au Japon, aux Etats-Unis, au Canada et en Australie. Les présentes Directives proposent de recueillir les leçons tirées de cette expérience et de les offrir particulièrement aux pays en voie de développement ayant besoin d améliorer leurs appro-ches dans la gestion des déchets. Certains de ces pays auront besoin d assistance pour le dé-veloppement des capacités avant de lancer des programmes AFR. Les Directives s adressent à l ensemble de l industrie cimentière et à tous ses intervenants ; elles sont le résultat d un partenariat entre le secteur public et le secteur privé, notamment la GTZ (Coopération technique allemande) et le groupe cimentier Holcim Ltd. Les conclusions et recom-mandations présentées sont issues des expériences acquises dans les pays industrialisés, les pays en voie de développement ainsi que celles des secteurs public et privé. Ces conclusions sont également basées sur d autres initiatives entreprises par des organisations bilatérales ou multilatérales concernant l amélioration de la gestion des déchets à l échelon national et local, ainsi que sur les efforts mis en œuvre par l industrie cimentière pour réduire les impacts sur l environnement résultant de la production de ciment. Elles reflètent les lois et les conventions internationales. L utilisation des AFR peut diminuer les impacts environnementaux liés aux déchets, détruire en toute sécurité des déchets dangereux, réduire les émissions de gaz à effets de serre, faire baisser le coût de gestion des déchets et réaliser des économies dans l industrie du ciment. Cette utilisation contribuera à réaliser les objectifs fixés à l Agenda 21 du Sommet de la Terre à Rio de Janeiro (1992), la Déclaration de Johannesburg sur le Développement Durable (2002) et les Objectifs du Millénaire pour le Développement. Il y a toutefois quelques règles et principes de base qui doivent être respectés. L utilisation des AFR doit respecter la hiérarchie de traitement des déchets, être intégrée dans des programmes de gestion de déchets et ne pas gêner les efforts visant à leur réduction. L application d un certain nombre de règles de base doit permettre d éviter les impacts négatifs de l utilisation des AFR sur les émissions des fours de cimenterie. Le co-processing ne doit pas nuire à la qualité du ciment produit. Les pays qui envisagent le co-processing ont besoin d un cadre législatif et réglementaire approprié. Des lois nationales doivent définir les principes de base régissant le co-processing ainsi que ses conditions requises et ses normes. Les régulateurs et les opérateurs doivent effectuer des tests de référence de base avec des combustibles et des matériaux conventionnels afin de pouvoir les comparer aux résultats obtenus par la suite avec des AFR. Certains déchets ne doivent jamais être traités par co-processing : cela va des déchets municipaux non triés et certains déchets provenant des hôpitaux aux explosifs et autres déchets radioactifs. D autres déchets doivent être préparés préalablement à leur utilisation et les approches AFR doivent tenir compte de la nécessité de réglementer et gérer de manière effective les platesformes de prétraitement nécessaires à cet effet. Suivre certaines règles de base garantit que l utilisation des AFR ne modifie pas les émissions à la cheminée d un four à ciment. Ces règles incluent l introduction des combustibles alternatifs dans les zones les plus appropriées du four, l introduction de matières à forte teneur en composés volatils dans la zone de haute température seulement et éviter de prendre en charge des matières contenant des polluants que le four ne peut pas retenir, comme par exemple le mercure. Les émissions doivent être surveillées ; pour certaines la surveillance doit être effectuée une fois par an seulement, pour d autres de manière continue. Des évaluations des impacts environnementaux (EIE) doivent être faites pour s assurer de la conformité avec les normes environnementales ; l évaluation des risques peut identifier les faiblesses du système et les analyses du flux de matières et d énergie contribuent à une utilisation optimale des ressources. Les exploitants cimentiers doivent s assurer de la traçabilité des AFR avant de les accepter pour co-processing et tous les AFR doivent être analysés au préalable. Le transport des déchets et des AFR doit être conforme aux réglementations. Les usines doivent avoir développé, mis en œuvre et communiqué à leurs employés, des plans d urgence en cas de déversement accidentel ou d incident. Lors des phases de démarrage et d arrêt des installations, et pour les conditions intermédiaires, des procédures indiquant comment traiter les déchets doivent être documentées et rendues accessibles aux opérateurs. Les usines doivent avoir des systè- 1

10 1.0 Résumé mes de contrôle de la qualité bien programmés et fonctionnels ainsi que des protocoles de surveillance et d audit. Les risques peuvent être minimisés en localisant les usines de manière adéquate, en termes d emplacement environnemental, de proximité à la population et aux agglomérations et d impact de la logistique et du transport. Les usines doivent être conçues avec une bonne infrastructure en termes de solutions techniques pour les émanations gazeuses, les odeurs, la poussière, les infiltrations dans le sol ou dans les eaux de surface, ainsi que la protection contre les incendies. Tous les aspects liés à l utilisation des AFR doivent être bien documentés, car la documentation et l information sont la base de l ouverture et de la transparence, dans le domaine de la santé et de la sécurité, que ce soit dans l usine ou en dehors. L encadrement et les employés doivent être formés en ce qui concerne la manutention et le traitement des AFR. La formation des nouveaux ouvriers et des soustraitants quant aux opérations dangereuses doit être achevée avant le démarrage des activités de co-processing. Le renouvellement périodique de la certification doit être prévu pour les ouvriers et les sous-traitants. Une formation d intégration doit être prévue pour tous les visiteurs et les tiers. La compréhension des risques et de la manière de les réduire est un élément clé de la formation. Former les autorités constitue la base de l instauration de la crédibilité. Le démarrage d un programme AFR nécessite une communication ouverte avec toutes les parties prenantes. Il faut fournir toute l information nécessaire pour permettre aux parties concernées de comprendre l objectif du co-processing, le contexte, la fonction des parties impliquées et les processus de décisions. Reconnaître des erreurs fait partie de la transparence, et conduit à mettre en place des mesures correctives. Il convient d être crédible et consistant, et de cultiver un esprit de dialogue ouvert et respectueux à l égard des cultures différentes. Dans le cadre de ces Directives on a mis la barre très haute en termes d exigences environnementales, sociales, de santé et de sécurité, les objectifs restent néanmoins réalistes et atteignables. Des buts ambitieux sont nécessaires pour atteindre les objectifs fixés (p.ex. les objectifs du millénaire pour le développement). Néanmoins on ne peut pas s attendre à ce que le secteur public d un pays donné, voir chaque producteur de ciment ou entreprise de gestion des déchets dans le monde, puisse implémenter rapidement les nouvelles normes proposées. Pour atteindre cet objectif, un programme d action par étapes spécifiques au pays en question doit être développé et celui-ci devra de préférence faire l objet d un consensus entre les secteurs public et privé. L augmentation des populations du monde en voie de développement va de pair avec une intensification des problèmes de gestion des déchets et un besoin croissant de ciment et de béton pour la construction de logements et pour l infrastructure du développement. L utilisation de déchets comme combustibles et matières alternatives dans des fours à ciment peut, si elle est correctement menée, aider à gérer la problématique des déchets tout en contribuant au développement durable de notre monde en général. 2

11 2.0 Introduction L utilisation rationnelle des combustibles fossiles nonrenouvelables, les gaz à effet de serre et le réchauffement planétaire, les résidus toxiques et la contamination des ressources en eau et des sols sont au premier plan des préoccupations écologiques et des débats publics. Les préoccupations de l économie des affaires quant à elles ont trait à la compétitivité des prix, à la concurrence mondiale et à la rentabilité. Le défi auquel la société d aujourd hui fait face est de trouver un équilibre entre la pro tection de l environnement et les intérêts économiques. L industrie du ciment consomme une importante quantité d énergie et de ressources naturelles. Elle contribue également au développement et à la modernisation des villes et des infrastructures à l échelle planétaire. L industrie cimentière, en propre ou au travers de ses associations professionnelles, ne cesse d œuvrer pour une amélioration de la performance environnementale, tout en optimisant l utilisation des ressources naturelles en en réduisant sa consommation globale d énergie. La consommation de ciment est en hausse, particulièrement dans les pays en voie de développement et dans les pays en transition. La production mondiale de ciment en 2003 était de 1,94 milliards de tonnes (tonnes métriques) contre 1,69 milliards de tonnes en 2001, marquant ainsi une croissance régulière estimée à 3,6%, imputable à la forte demande des pays en développement et des pays en transition. L Europe représente 14,4% de la consommation totale, les Etats-Unis d Amérique 4,7%, le reste de l Amérique de 6,6%, l Asie 67,5% (la Chine à elle seule représentant 41,9% ), l Afrique 4,1% et le reste du Monde 2,7%. La consommation de ciment en 2004 était évaluée à 260kg par habitant. (Source : Cembureau 1 ) Les meilleures technologies disponibles (BAT best available technologies) doivent être utilisées 2 autant que possible, ce qui permet d importantes réductions de la consommation d énergie. Au cours des 20 dernières années, l industrie cimentière européenne a réduit sa consommation d énergie d environ 30% soit une économie d environ 11 millions de tonnes de charbon par an. De plus, la substitution de combustibles fossiles et de matières premières brutes par des déchets (AFR Combustibles et Matières Premières Alternatifs), en fours de cimenteries réduit davantage les émissions globales de CO2 que dans le cas où ces déchets sont traités par incinération ou élimination sans récupération d énergie. L industrie du ciment présente une image hétérogène. Des groupes internationaux, dont les parts de marché augmentent, exportent généralement leurs standards internes partout dans le monde et c est ainsi que lorsque de nouvelles usines sont construites, les meilleures techniques disponibles sont mises en oeuvre. D un point de vue technique tous les types de fours à ciment conviennent pour le co-processing. Toutefois, des technologies plus anciennes, polluantes et moins intégrées, sont graduellement abandonnées en raison de normes plus strictes et/ou de meilleures pratiques volontairement adoptées. Des cimenteries plus anciennes peuvent ne pas atteindre les prescriptions des BAT ou des normes relatives à l éthique des affaires, aux droits du travail, à la santé, à la sécurité et à l environnement. La situation varie d un pays à l autre, en raison de la structure du marché du ciment et de l état des réglementations. La gestion inappropriée des déchets constitue un défi dans les pays en voie de développement et dans les pays en transition. Dans la plupart de ces pays, les déchets sont déversés dans les égouts, enfouis ou brûlés sur les sites de production, mis en décharge de manière illégale dans des sites non appropriés ou transportés vers des décharges qui ne répondent pas aux normes exigées pour l élimination définitive des déchets dans le respect de l environnement. De telles pratiques engendrent des contaminations du sol, des ressources en eau et de l air, entraînant une détérioration durable des conditions de vie et de l état sanitaire des populations riveraines. Des substances toxiques et des composés peu dégradables s échappent dans l environnement ; ils se propagent dans l air sur des distances importantes et peuvent entrer dans la chaîne alimen-taire et ainsi affecter la santé humaine et animale. Plusieurs facteurs peuvent causer ces problèmes : Y Très peu de pays en voie de développement ont une stratégie de gestion intégrée des déchets et possèdent une infrastructure technique appropriée pour l élimination des déchets de manière contrôlée et sans risque pour l environnement 1 Cembureau, est l organisation professionnelle de l industrie du ciment en Europe ; elle compte 25 membres et est basée à Bruxelles 2 Des informations utiles concernant les BAT peuvent être trouvées dans les deux documents ci-après : - Cembureau, Meilleures techniques disponibles pour l industrie du ciment - Contrôle et prévention intégrés de la pollution (IPPC) Document de référence sur les meilleures techniques disponibles dans l industrie de fabrication de ciment et de chaux 3

12 2.0 Introduction Y Alors même que des lois portant sur le traitement contrôlé des déchets existent souvent, ces lois ne sont pas souvent correctement appliquées Y L élimination non contrôlée est généralement la manière la moins coûteuse pour traiter les déchets. Par ailleurs, la volonté du générateur des déchets à engager des dépenses importantes pour une élimination adaptée, est très limitée Y Les décideurs politiques n accordent que rarement l attention requise à la question de la gestion des déchets et ne connaissent peut-être pas suffisamment l impact sur la santé humaine et le coût élevé pour remédier aux dégâts provoqués par le traitement non contrôlé des déchets. Un consensus existe sur l urgence à améliorer la gestion des déchets et plusieurs solutions sont en cours de discussion : Eviter de générer des déchets, produire plus propre, responsabiliser les producteurs, gestion des chaînes d approvisionnement et utilisation soutenable des ressources naturelles sont seulmenet quelques unes des stratégies mises en oeuvre. Malgré le progrès réalisé au niveau technique et une prise de conscience accrue au niveau social et politique, le problème des quantités croissantes de déchets persiste. Le Zéro déchet est une vision digne d être explorée, mais nous sommes très loin de sa réalisation. Pour l élimination définitive des déchets, l installation d unités d incinération modernes ou de centres d enfouissement sûrs sont des options courantes dans Pays Pourcentage d énergie thermique substituée par des AFR Année France 32% 2003 Allemagne 42% 2004 Norvège 45% 2003 Suisse 47% 2002 USA 25% 2003 Tableau 1 : Part des AFR dans la demande totale en combustibles de l industrie cimentière dans des pays sélectionnés (Source : CEMBUREAU, SINTEF) les pays de l OCDE, mais cela nécessite non seulement des investissements très importants, mais également des frais d exploitation élevés et un personnel qualifié. Un four à ciment performant peut constituer une option de traitement/valorisation sans risques pour l environnement pour une palette importante de déchets. L utilisation de différents types de déchets comme combustibles et matières premières alternatifs (AFR) dans des fours à ciment ou dans des installations similaires a été mise en œuvre avec succès depuis le début des années 1980 en Europe [ Y voir Annexe 2 : utilisation de combustibles alternatifs dans l industrie européenne et japonaise du ciment ], au Japon, aux USA, au Canada et en Australie. Y Le tableau 1 donne un aperçu de la substitution énergétique obtenue par utilisation d AFR dans certains pays. Les pays industrialisés ont plus de 20 années d expérience positive dans le co-processing des déchets [ Y voir Annexe 3 : Développement des AFR en Allemagne ]. Les questions qui se posent sont pourquoi les déchets ne sont pas encore utilisés couramment comme AFR dans les cimenteries des pays en voie de développement et pourquoi le co-processing a-t-il été si peu promu comme une forme écologiquement bénéfique de valorisation énergétique et de matière. Les principales causes sont une connaissance limitée du potentiel des AFR et des exigences législatives et institutionnelles relatives au coprocessing, des réserves politiques, des incertitudes juridiques et les préoccupations du public et des ONG qui craignent des impacts sur l environnement et la santé. Dans le contexte de la Convention de Bâle 3, le coprocessing de déchets dangereux dans la production de ciment a été reconnu comme une méthode de traitement de déchets sans risques pour l environnement. Ses Directives traitent de l utilisation de déchets dangereux dans la production du ciment, et des conditions auxquelles le co-processing de déchets doit être soumis. Ces Directives sont destinées à ce que les décideurs et le public concerné prennent conscience du co-processing comme outil de gestion des déchets, et à une amélioration de la qualité des discussions et de la prise de décisions dans le domaine de la gestion des déchets. 3 les Directives Techniques de la Convention de Bâle sur l Incinération sur Terre, SBC, 1995 (paragraphes 26 27) les Directives techniques générales pour la gestion sans risques pour l environnement des déchets consistant de, contenant ou contaminés par des polluants organiques persistants, SBC, 2004 (Section G.2.c) 4

13 3.0 Objectif, Groupes cibles et limites des Directives Nous avons essayé de rendre ces Directives applicables dans tous les pays, indépendamment de leur situation géographique ou de leur niveau d industrialisation. Toutefois, elles sont destinées principalement au coprocessing des déchets dans les pays en voie de développement et dans les pays en transition, offrant ainsi une solution alternative sans risque pour l environnement et financièrement intéressante pour un grand nombre de déchets. Un des principaux objectifs de ces Directives sera de contribuer à réduire les lacunes existant dans la gestion des déchets. Elles visent par ailleurs à donner une information objective concernant le co-processing des déchets dans l industrie du ciment. [ Une liste exhaustive de littérature et de liens Internet sur ce sujet est jointe en Annexe 1 ] Les Directives ont pour objectif de fournir aux différents groupes cibles des informations pertinentes concernant (i) les conditions techniques et juridiques, (ii) les normes environnementales, de sécurité et de santé ainsi que (iii) les exigences professionnelles requises pour s assurer de ce que le co-processing des déchets ne produise pas d impact négatif sur l environnement et sur la santé de l homme. Les Directives donnent un aperçu des stratégies pour communiquer et impliquer les différentes parties prenantes, ainsi que des recommandations relatives au cadre juridique requis pour guider le processus d obtention de permis, ainsi que les procédures de contrôle et de mise en application. Les Directives offrent des liens avec des organisations, des institutions et des sociétés actives dans le domaine du co-processing. Elles offrent également des moyens pour renforcer les capacités à tous les niveaux, afin d assurer une application adaptée de la technologie. Outre ces objectifs clés, les Directives ont également pour objectif de : Y Promouvoir le dialogue entre les autorités publiques, les entreprises privées et la société civile, afin d améliorer le processus de discussion entre les différents groupes Y Accroître la sensibilisation et renforcer le savoir-faire technique, ce qui peut avoir des effets positifs sur tout le secteur de la gestion des déchets Y Montrer que les déchets peuvent constituer une ressource alternative pour la valorisation énergétique et matière. Les Directives couvrent l ensemble des sujets relatifs aux AFR, depuis leur préparation avant introduction dans les fours à ciment (prétraitement) jusqu à leur traitement des les fours comme source d énergie et de matière première alternative (co-processing). Elles traitent également la question du stockage, du transport et de la sensibilisation environnementale. Les aspects relatifs aux carrières et à la réutilisation du béton ne sont pas traités dans ces Directives. Les Directives s adressent aux groupes cibles suivants : Y Les organisations gouvernementales et les institutions publiques Y Les communautés locales Y Les organisations non gouvernementales Y L industrie du ciment, ses associations et ses fédérations Y Les exploitants d installations de traitement de déchets Y Les laboratoires s occupant du contrôle de la qualité de déchets Y Les générateurs de déchets 5

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15 4.0 Définition Générale et Principes du Co-Processing Dans le contexte de ces Directives, les définitions ci-après sont utilisées : Y Déchet : la Directive Cadre Européenne sur les Déchets 75/442/EEC, Article 1 définit comme déchet toute substance ou objet dont (a) le détenteur se défait ou a l intention de se défaire ou doit se défaire, ou (b) qui doit être traité afin de protéger la santé publique ou l environnement. Le déchet peut être sous forme solide, liquide ou pâteuse. Tout déchet peut être défini par son origine (industrie, agriculture, mines, etc.). Par conséquent une liste de déchets adaptée doit toujours être établie au niveau national afin d aider à créer une compréhension générale et à définir un cadre juridique. Dans tous les cas où aucune liste spécifique n a été définie, le Catalogue Européen des Déchets (EC) pourra servir de référence. Y Déchets dangereux et non dangereux : la Directive Européenne 91/689/EC sur les déchets dangereux définit ces déchets en faisant référence à deux annexes qui évaluent la dangerosité d un produit (nocif, irritant, combustible ). Cependant la législation peut être très différente d un pays à l autre (sauf à l intérieur de l UE), ce qui engendre des différences pour déterminer si un déchet est dangereux ou non. Dans le cas des pays où la classification des déchets n existe pas, il est recommandé de se reporter à la Liste des Déchets de la Convention de Bâle 4 ou au Catalogue Européen des déchets 5. Y Co-processing : Ce terme a trait à l utilisation de déchets dans des procédés industriels tels que la production de ciment, de chaux ou d acier, des centrales électriques ou d autres grandes installations de combustion. Bien que l UE qualifie ce procédé de coincinération, dans le contexte de ces Directives, coprocessing signifie la substitution de combustible fossiles et de matières premières par des déchets. Il s agit donc de récupération d énergie et de matière à partir de déchets. Le co-processing est expliqué en détail au Y Chapitre 5. Y AFR (Combustible et matières premières de substitution) : Ce terme se réfère aux déchets qui seront traités par co-processing, et notamment les déchets de plastique et de papier/carton provenant d activités commerciales et industrielles ( déchets d emballage ou résidus de production de l industrie manufacturière), des pneus usés, des déchets de biomasse (paille, déchets de bois non traité, boues de station d épuration séchées), des déchets de textile, des résidus provenant d opérations de démontage de véhicules (résidus de broyage automobile RBA) et des déchets industriels dangereux tels que des huiles usées, des boues industrielles, des sciures imprégnées et des solvants usés ainsi que des pesticides obsolètes, des médicaments et des produits chimiques et pharmaceutiques périmés. Y Prétraitement : Transformer des déchets en AFR nécessite le respect de certaines normes. Les AFR ne sont pas toujours constitués d un seul flux de déchet spécifique tels que des pneus ou des solvants, mais doivent être préparés à partir de différents types de déchets avant d être utilisés comme combustible ou matière de substitution dans la cimenterie. Un processus de prétraitement est alors nécessaire afin d obtenir une gamme d AFR qui soit conforme aux spécifications techniques et administratives de la production de ciment, et afin de garantir que les normes environnementales soient respectées

16 4.0 Définition Générale et Principes du Co-Processing Les principes généraux mentionnés ci-après doivent être suivis : Principe I Le co-processing respecte la hiérarchie de traitement des déchets : ( Y voir Figure 1 ) Y Le co-processing n entravera pas les efforts de réduction des déchets à la source et les déchets ne seront pas utilisés dans les fours à ciment si des méthodes de valorisation écologiquement et économiquement meilleures sont disponibles. Y Le co-processing doit être considéré comme faisant partie intégrante de la gestion moderne de traitement des déchets, étant donné qu il propose une solution de valorisation respectueuse de l environnement, dans le cadre de la gestion des déchets. Y Le co-processing est en ligne avec les principaux accords environnementaux internationaux, à savoir les Conventions de Bâle et de Stockholm. Principe II Éviter les émissions additionnelles et les retombées négatives sur la santé humaine : Y Éviter ou réduire au strict minimum les effets négatifs de la pollution sur l environnement ainsi que les risques en découlant pour la santé humaine. Y Du point de vue statistique, les émissions atmosphériques ne doivent pas être supérieures à celles émises lors de la production de ciment avec des combustibles traditionnels. Principe III La qualité du ciment produit doit rester inchangée : Y Le produit (clinker, ciment, béton) ne doit pas être utilisé abusivement pour piéger les métaux lourds Y Le produit ne devrait avoir aucun impact négatif sur l environnement, comme démontré par exemple par le biais de tests de lixiviation. Y La qualité du ciment devra permettre une récupération en fin de cycle de vie. Principe IV Les sociétés qui s engagent dans la voie du co-processing doivent être compétentes : Y Elles doivent avoir un bon suivi de conformité aux normes environnementales et de sécurité, et fournir des informations pertinentes au public et aux autorités compétentes. Y Elles doivent disposer du personnel, des procédés et des systèmes prouvant leur engagement en matière de protection de l environnement, de santé et de sécurité. Y Elles doivent garantir que toutes les exigences sont conformes aux lois, aux normes et aux réglementations applicables. Y Elles doivent être capables de contrôler les entrants et les paramètres des procédés requis pour un traitement par co-processing efficace. Y Elles doivent entretenir de bons rapports avec le public et les autres parties prenantes sur le plan des programmes de gestion des déchets au niveau local, national et international. Principe V La mise en œuvre du co-processing doit tenir compte des circonstances nationales : Y Les exigences et besoins spécifiques d un pays doivent être reflétés dans les réglementations et les procédures. Y Une mise en œuvre progressive permettra d acquérir les capacités requises et la mise en place d organisations pour le suivi adéquat de l activité. Y L introduction du co-processing doit aller de pair avec d autres processus de changement dans le domaine de la gestion des déchets d un pays. 8

17 Le co-processing de déchets ne doit être pratiqué que lorsque la génération de déchets ne peut être évitée ou les déchets réutilisés de manière plus favorable pour l environnement ( Y Principe I ). L intégration du co-processing dans la hiérarchie de traitement des déchets est illustrée par le schéma ci-après. La hiérarchie de la gestion des déchets est définie comme suit : Y La solution idéale est d éviter ou de prévenir la production de déchets. Ceci ne peut être réalisé qu à travers une politique stricte de production qui assure que certaines matières ne sont pas générées en tant que déchets. Y La minimisation ou la réduction des déchets à la source, en particulier en appliquant le concept d une production plus propre ou en changeant les habitudes du consommateur relatives aux emballages notamment. Y La valorisation de déchets par recyclage direct et réutilisation de matériaux primaires (métal au métal ou papier au papier). Cela comprend aussi d autres technologies telles que le compostage ou la digestion anaérobique des déchets. Y Le co-processing valorisation énergétique et matière à partir de déchets comme produit de substitution de l énergie fossile et des matières premières naturelles. Y L incinération est en fait une technologie d élimination de déchets utilisée pour en réduire le volume. Elle permet également la récupération d énergie mais pas la valorisation matière. Y Le prétraitement physico-chimique est un procédé destiné à stabiliser les déchets avant leur élimination définitive. Avantages Volume de déchets Eviter Minimiser Valorisation Matière (Recyclage et réutilisation) Co-processing Incinération Prétraitement physico-chimique Décharge Incinération ou décharge non contrôlée Figure 1: Hiérarchie de la gestion des déchets Elimination des déchets Valorisation énergétique ou de la matière des déchets Y L enfouissement contrôlé est la méthode couramment utilisée pour l élimination définitive de déchets non recyclables. Y L incinération et la mise en décharge non contrôlées, souvent accompagnés d un brûlage à l air ou de décharge sauvage, sont toujours les méthodes les plus répandues pour l élimination de déchets dans les pays en voie de développement, ce qui constitue une menace sérieuse pour les ressources naturelles et la santé. Cette forme d élimination de déchets est à proscrire. Tout programme ou concept de gestion de déchets doit prendre en considération cette hiérarchie de traitement. Chaque fois que c est possible, la génération de déchets doit être évitée ou alors les déchets doivent être utilisés en tant que valorisation énergétique ou matière. En effet, c est la solution la plus appropriée d un point de vue environnemental et économique pour chaque pays. Cependant, cela prendra vraisemblablement un certain temps avant que cette approche soit pleinement appliquée dans les pays en voie de développement. L éco-équilibre ou Analyse du Cycle de Vie (LCA) est un outil qui peut être utilisé pour évaluer les avantages des différentes solutions de gestion des déchets. Il donne des informations quant aux impacts sur l environnement, en comparant les différentes options de réutilisation, de recyclage et d élimination des déchets. La LCA permet aux autorités gouvernementales de déterminer la meilleure alternative pour les différents types de déchets, ce qui leur permet de mettre au point une stratégie de gestion des déchets tenant compte de la situation environnementale locale, de l intérêt social et des conditions économiques. Les critères pour définir l option de traitement la plus appropriée pourront varier d un pays à l autre et dépendront beaucoup de la taille de l industrie et de l infrastructure donnée. En utilisant la LCA comme outil standard dans le système de gestion environnementale, conformément à ISO14001, il est possible pour les sociétés d évaluer le potentiel d amélioration ainsi que les différentes étapes du processus à mettre en œuvre. 9

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19 5.0 Principales Caractéristiques du Co-Processing dans l Industrie du Ciment 5.1 Production du ciment La production du ciment est un processus particulièrement consommateur de matières. Après l extraction, le broyage et l homogénéisation des matières premières naturelles, la première étape dans la fabrication du ciment est la calcination du carbonate de calcium, suivie par la cuisson à haute température de l oxyde de calcium qui en résulte, avec de la silice, de l alumine et de l oxyde de fer afin pour former le clinker. Le clinker est ensuite broyé ou moulu avec du gypse et d autres éléments pour produire du ciment. Des carrières de calcaires naturels tels que le grès calcaire, la marne ou la craie constituent la source de carbonate de calcium. Silice, oxyde de fer et alumine se trouvent dans divers minerais et minéraux tels que le sable, les schistes, l argile et le minerai de fer. Toutefois les résidus de procédés industriels sont de plus en plus utilisés comme substituts aux matières premières naturelles. La production d une tonne de clinker nécessite environ 1,5 à 1,6 tonnes de matières premières naturelles. La majeure partie de la matière se transforme pendant le procédé, sous forme d émissions atmosphériques de dioxyde de carbone durant la réaction de calcination (CaCO3YCaO + CO2). La production de ciment se caractérise aussi par ses besoins élevés en énergie qui représentent en général 30 à 40% des coûts de production (sans compter les coûts d investissement). Traditionnellement le charbon était utilisé comme combustible primaire, mais une large gamme d autres combustibles est également utilisée, tels que le coke de pétrole, le gaz naturel et le pétrole. Outre ces combustibles fossiles, divers types de déchets sont utilisés comme source d énergie. La cuisson du clinker est effectuée dans un four rotatif, soit d un dispositif voie humide ou four long voie sèche, soit d un procédé semi-humide ou semi-sec type grille Lepol, ou de précédés voie sèche à tour de préchauffage ou à précalcinateur1. La meilleure technique disponible pour la production de clinker est un four voie sèche à étages avec précalcinateur. Les cimenteries modernes ont une consommation énergétique de 3000 à 3300 MJ par tonne de clinker, alors que le procédé voie humide à fours consomme jusqu à 6000 MJ par tonne de clinker. Figure 2 : Le processus de production de ciment (Source : VDZ) 6 Une description détaillée des différents types de fours figure dans les chapitres 3.4 & 3.5 du document BAT de CEMBUREAU (2000). Le document peut être téléchargé en utilisant le lien ci-après : 11

20 5.0 Principales Caractéristiques du Co-Processing dans l Industrie du Ciment Les émissions atmosphériques les plus préoccupantes des cimenteries sont les oxydes d azote (NOx), le dioxyde de soufre (SO2) et les poussières. Les autres émissions significatives du procédé cimentier sont les oxydes de carbone (CO, CO2), les composés organiques volatils (COV), les dioxines (PCDDs) et les furanes (PCDFs) ainsi que les métaux. Les valeurs des émissions dépendent principalement des matières entrant dans le procédé (matières primaires et combustibles), du niveau de température et de la teneur en oxygène pendant les différentes étapes de la combustion. En outre, les émissions provenant du four peuvent être influencées par la forme et la température de la flamme, la géométrie de la chambre de combustion, la réactivité du combustible, la présence d humidité, le temps disponible pour la réaction et le configuration de la tuyère. Bien que les très hautes températures au niveau de la tuyère principale soient la cause principale de la formation de NOx,, cette chaleur permet de détruire complètement les substances organiques indésirables contenues dans les matières introduites dans le four, ce qui constitue un grand avantage environnemental. Caractéristiques Température au niveau de la tuyère principale Temps de séjour à la tuyère principale Température au précalcinateur Temps de séjour au précalcinateur Température et temps de séjour >1450 C : matière >1800 C : flamme >12 15 sec >1200 C >5 6 sec >1800 C >850 C : matière >1000 C : flamme >2 6 sec >800 C Tableau 2 : Température et temps de séjour dans le procédé de fabrication du clinker Des poussières sont libérées par le procédé de production de ciment, issues de sources fixes (cheminée du four, cheminée du refroidisseur, cheminées de broyeur à ciment) ou comme des poussières fugitives (poussière dispersée à partir des stocks, des sites de transfert de matière et au cours du transport par route). La majeure partie des poussières est constituée de matière première pure pulvérisée. En seconde position par ordre d importance, viennent les poussières produites par les broyeurs à clinker et à ciment. A de rares exceptions près, le procédé de production de ciment ne produit pas d effluents liquides. Toute l eau consommée (principalement pour le refroidissement des gaz) est libérée dans l air sous forme de vapeur d eau. La qualité de l eau de surface peut être dégradée si des pluies importantes emportent une grande quantité de poussières d une usine ou autre installation directement vers des réceptacles d eau avoisinants. L optimisation du procédé de combustion du clinker ainsi que le développement continu et l introduction de techniques de réduction des émissions (tels que des filtres à poussière, des unités de désulfurisation ou de réduction sélective non catalytique) ont permis de réduire les émissions des fours à ciment de manière extrêmement significative. Le procédé et ses impacts sur l environnement, ainsi que les meilleures technologies disponibles sont décrits de manière exhaustive dans le document de référence publié dans le cadre du Processus Européen de Prévention et de Réduction Intégrée de la Pollution 7 ainsi que dans les Directives directrices sur les meilleures techniques disponibles et meilleures pratiques environnementales 8. Par ailleurs la Cement Soustainability Initiative CSI du Conseil mondial des entreprises pour le développement durable (WBCSD) a également produit des directives sur le co-processing reflétant un consensus du secteur privé

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