1 analyse de cycle de vie dun incinérateur rotatif de déchets dangereux

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

de déchets dangereuxde déchets dangereux

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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.

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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.4

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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.

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Comment une ACV est-elle réalisée ?

Identification et analyse du système et exploitation de bases de données internationales sur les ACV

3 - Inventaire du cycle de vie

2 - Définition du système

4 - Évaluation des impacts

1 - Objectifs, unité fonctionnelle

5 - Interprétation

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.

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Système étudiéMix déchets classiques

Mix déchets classiques

Mix déchets spécifiques

Mix déchets spécifiques

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 sèche3. Incinération d’un mix spécifique avec un traitement des fumées par voie humide


Pré-traitement, préparation

Pré-traitement, préparation

Traitement four rotatif : alimentation, four, post combustion, valorisation

chaleur

Traitement four rotatif : alimentation, four, post combustion, valorisation

chaleur

Mâchefer Mâchefer REFIDIREFIDI

Traitement fumées et eaux

Traitement fumées et eaux

Valorisation matièreValorisation matièreStabilisation Stabilisation

Stockage ISDD Stockage ISDD

Année de référence : 2008Année de référence : 2008

Traitement des fumées par voie sèche

Traitement des fumées par voie sèche

Traitement des fumées par voie humide

Traitement des fumées par voie humide

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Inventaire des flux impactants :Traitement par incinération en four rotatif d’1 kg de déchet dangereux

Déchets

Rejets

Eau

Energie

Matières

Déchets

Réactifs

Eau

Energie

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Hypothèses et donnéesLes mix de déchets traités sont représentatifs de la plus grosse partie des déchets dangereux incinérés en FranceDécoupage d’un incinérateur en un arbre de procédésDonnées relatives aux déchets : d’après la base Ecoinvent + données SYPREDCoefficients de transferts : adaptés à partir de la littérature (Jahn 2002, MSWI, centrales charbon)Impacts construction : d’après la base EcoinventImpacts consommation de fuel : d’après la base EcoinventImpacts consommation électrique : résultant du mix attributionnel pour un profil de consommation continuImpacts évités par la production d’énergie : équivalents à ceux de la combustion fioulImpacts de la production et du transport des consommables : d’après la base EcoinventMâchefers : non stabilisés avant stockage en installation de stockage de déchets dangereuxEmissions dans l’air et dans l’eau: calculés à partir des coefficients de transfertsRefidis* : stabilisés avant stockage en installation de stockage de déchets dangereuxImpacts mâchefers et refidis* : d’après l’ACV réalisée par la FNADE avec le soutien de l’ADEMEImpacts transport des consommables par camion : d’après base COPERT IVImpacts transport par train : d’après données SNCF 1999(*) : résidus d’épuration de fumées d’incinération de déchets dangereux

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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 en chlore < 1%.

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.

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Catégories d’impacts considérés dans cette étude

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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.

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Résultats

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Tota

l

g éq. CO2 / kg de déchet

Tota

l

Tota

l

Tota

l

g éq. S02 / kg de déchet

Tota

l

Tota

l

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Résultats

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Tota

l

g éq. PO4 / kg de déchet

Tota

l

Tota

l

Tota

l

MJ / kg de déchet

Tota

l

Tota

l

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Résultats

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(*)Y compris l’eau consommée pour la production des réactifs

Tota

l Litres / kg de déchet

Tota

l

Tota

l

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Résultats

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NB : évitement : impacts des procédés classiques non émis (chaudières…)du fait que le système produit des matières et de l’énergie

Tota

l

Tota

l

Tota

l

Points / kg de déchet

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Résultats

18



points / kg de déchet

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RésultatsPar kg de déchet Scénario 1 Scénario 2 Scénario 3

Impact unité Evitement Effet Total Evitement Effet Total Evitement Effet Total

Effet de serre g éq. CO2 -370 849 479 -370 888 518 -498 1205 707

Eutrophisation de l’eau

g éq. PO4 -0,04 0,034 -0,006 -0,04 0,056 0,016 -0,053 0,091 0,038

Acidification de l’atmosphère

g éq. SO2 -0,8 0,54 -0,26 -0,8 0,86 0,06 -1,05 0,61 -0,44

Consommation d’énergie non renouvelable

MJ -5,25 2,26 -2,99 -5,25 2,3 -2,95 -7,42 2,68 -4,74

Consommation d’eau

litre -1,17 2,54 1,37 -1,17 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

point -1,07E-05 1,36E-05 0,29E-05 -1,07E-05 1,72E-05 0,65E-05 -1,07E-05 1,30E-05 0,23E-5

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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

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

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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 xConsommation de ressources énergétiques non-renouvelables

x x x x

Eutrophisation de l’eau x x x

Acidification de l’air x x x

Toxicité / Santé humaine x x x

Consommation d’eau x x x

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Scénario 156%

Scénario 232%

Scénario 312%

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

Impacts des 750 kt de déchets traités en équivalent habitants français

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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.

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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.

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. 22

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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%

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Variation de certains impacts en fonction du taux d’utilisation externe de l’énergie pour le scénario 1*

Taux moyen actuel

Taux moyen possible

* Scénario 1 : Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide* Scénario 1 : Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide

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Potentiel,60 % de l’énergie est

valorisée dans les installations

Potentiel,60 % de l’énergie est


Actuellement,29 % de l’énergie est


Actuellement,29 % de l’énergie est


Effet de serreEffet de serre479 g éq. CO2

479 g éq. CO2200 g éq. CO2

200 g éq. CO2 Gain 58%Gain 58%

Acidification de l’atmosphère

Acidification de l’atmosphère- 0,26 g éq. SO2

- 0,26 g éq. SO2- 0,9 g éq. SO2

- 0,9 g éq. SO2 Gain 246%Gain 246%

Consommation d’énergie non-renouvelable

Consommation d’énergie non-renouvelable- 2,99 MJ

- 2,99 MJ- 7,5 MJ

- 7,5 MJ Gain 151%Gain 151%

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Variation de certains impacts en fonction du taux d’utilisation externe de l’énergie pour le scénario 1*

* Scénario 1 : Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide* Scénario 1 : Incinération d’un mix classique avec un traitement des fumées par voie humide

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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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