Tour d'horizon des solutions de GMR à travers le monde
LE GÉNIE EN PREMIÈRE CLASSE ( mais pas servi sur un « plateau d’argent » ) LE GÉNIE EN PREMIÈRE CLASSE
Robert Legros, ing., Ph.D. Laurent Spreutels, Ph.D. Professeur Associé de recherche
Département de génie chimique
Atelier thématique CMM 7 mai 2015
2
• Quelles sont les tendances en gestion des matières résiduelles dans le monde?
• Comment ces stratégies de gestion des matières résiduelles correspondent-elles à des changements de paradigme?
• Pourquoi ces tendances convergent-elles de plus en plus?
OBJECTIFS DE LA PRÉSENTATION
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UN PROJET DE CHAIRE EN DÉVELOPPEMENT
Création d’une Chaire de Recherche sur la
Valorisation des Matières Résiduelles Département de génie chimique, Polytechnique Montréal
Membre de l’Institut EDDEC
Partenaire fondateur : Ville de Montréal
Invitations au partenariat en cours
Mandat de la Chaire: • Programmation de recherche adaptée aux problématiques pressantes reliées à la GMR
• Approche axée sur la valorisation des MR dans une perspective d’économie circulaire
• Être un centre d’expertises reconnu dans le domaine de la valorisation et de la GMR
• Historique et évolution des paradigmes
Nuisances ou ressources?
• Stratégies de gestion des matières résiduelles
– Énergie et ressources
– Études de cas à travers le monde
• Grandes tendances et convergence
• Conclusions
PLAN DE LA PRÉSENTATION
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HISTORIQUE ET ÉVOLUTION DES PARADIGMES
Objectifs de la gestion des matières résiduelles (GMR)
1. Hygiène : élimination des déchets peu importe comment et surtout loin des yeux
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HISTORIQUE ET ÉVOLUTION DES PARADIGMES
Objectifs de la gestion des matières résiduelles (GMR)
1. Hygiène : élimination des déchets peu importe comment et surtout loin des yeux
7
Demande globale en énergie
Source : Planetoscope, 2012 (en ligne)
HISTORIQUE ET ÉVOLUTION DES PARADIGMES
Objectifs de la gestion des matières résiduelles (GMR)
1. Hygiène : élimination des déchets peu importe comment et surtout loin des yeux
2. Rentabilité spatiale et économique (waste-to-energy) : valorisation énergétique en complément/substitution du charbon
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HISTORIQUE ET ÉVOLUTION DES PARADIGMES
Objectifs de la gestion des matières résiduelles (GMR)
1. Hygiène : élimination des déchets peu importe comment et surtout loin des yeux
2. Rentabilité spaciale et économique (waste-to-energy) : valorisation énergétique en complément/substitution du charbon
9 Source : Institut EDDEC, 2015 (en ligne)
GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES IDÉALE ? L’ÉCONOMIE CIRCULAIRE
10 Source : Institut EDDEC, 2015 (en ligne)
HISTORIQUE ET ÉVOLUTION DES PARADIGMES
Objectifs de la gestion des matières résiduelles (GMR)
1. Hygiène : élimination des déchets peu importe comment et surtout loin des yeux
2. Rentabilité économique (waste-to-energy) : valorisation énergétique en complément/substitution du charbon
3. Rentabilité des ressources (waste-to-ressources) : valorisation du maximum de matière contenue dans les matières résiduelles
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13
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES
Réduire
Réutiliser
Recycler
Valoriser
Éliminer
La hiérarchie des 3RV-e
14
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES
De manière générale, déjà bien implanté
Encore plusieurs défis
à relever
Réduire ou améliorer l’enfouissement :
Valoriser ou stabiliser les matières résiduelles
Pour atteindre ces objectifs, une ou plusieurs des stratégies suivantes peuvent être appliquées :
• Viser le Zéro-déchets • = réduire la quantité de matières résiduelles produite • Exemples : Edmonton (AB), Vancouver (BC)
• Viser le Zéro-enfouissement
• = réduire la quantité de matières résiduelles enfouie • Exemples : Montréal, London (UK)
• Utiliser des instruments financiers • = principe du pollueur-payeur • Taxe pour l’enfouissement ou pour les sacs d’ordures • Subsides pour l’énergie renouvelable produite • Exemples : Vancouver (BC), London (UK)
• Développer des partenariats public-privé (DBB -> DBO, DBOM, DBFOM)
• Sensibiliser et éduquer
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES
15
16
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES LES MATIÈRES ORGANIQUES : PLUSIEURS DÉFIS
Le traitement des matières organiques
• Entre recyclage et valorisation • Se fait dans de nombreux pays depuis longtemps (ex: Europe) • Souvent motivé par le bannissement de l’enfouissement des organiques
• Plusieurs défis demeurent en lien avec les choix à poser
Collecte : 1, 2 ou 3 voies?
Résidus verts
Mélangées avec ordures
Déchets de table
Compostage
Biométhanisation
Sèche ou humide ? …
Valorisation énergétique
Traitement thermique
Gestion du digestat
Gestion de l’eau
Pyrolyse
Gazéification
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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES WASTE-TO-ENERGY : VALORISATION ÉNERGÉTIQUE
Source : PPP Canada, 2014 (en ligne)
18
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES WTE ET MBT
Mechanical and Biological Treatment (MBT)
• Traitement mécanique : tri des
matériaux
• Traitement biologique : stabilisation et/ou séchage biologique
• Souvent combinés : • Récupération des recyclables
• Stabilisation des organiques avant enfouissement ou WTE
• Compostage, digestion anaérobie
• Possibilité de traiter des matières non triées
• Surtout intéressant pour produire des combustibles dérivés de déchets de bonne qualité ou pour stabiliser la matière enfouie
Waste-to-Energy (WTE)
• Traitement thermique
• Extraire de l’énergie des déchets • Réduction volume des déchets
• Récupération d’énergie des déchets solides
• Récupération de minéraux et produits chimiques à réutiliser ou recycler
• Destruction de contaminants
• Combustion conventionnelle, traitements thermiques avancés (gazéification, pyrolyse, waste-to-fuel)
• Surtout intéressant lorsque l’énergie est demandée à proximité (chaleur, électricité)
En Europe, le MBT est une alternative à l’incinération (WTE) qui se répand de plus en plus
• L’Allemagne est un des pays initiateurs du MBT. Dès 2006, plus de 40 installations
• L’Italie et le Royaume-Uni ont également misé sur cette approche
• Plusieurs pays avec forte implantation du WTE se convertissent progressivement : Suisse, Autriche,…
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES MBT: VALORISATION DES RESSOURCES
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STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES WASTE-TO-ENERGY : VALORISATION ÉNERGÉTIQUE
20
Nombre d’installations WTE par pays
2. Statistics
This section presents a comparison of the waste-to-energy plants in Austria, Belgium, Czech Republic, Denmark, Finland,
France, Germany, Hungary, Ireland, Italy, Netherlands, Norway, Portugal, Slovakia, Spain, Sweden, Switzerland, United
Kingdom and United States. The data for this report has been collected in 2011 and 2012.
2.1 Number of plants and capacity
The total number of waste-to-energy plants in the 18 European countries is 455. In the United States the total number of
waste-to-energy plants is 86. The number of plants divided by country are shown in Figure 1.
Figure 1 Number of plants per country.
0
20
40
60
80
100
120
140
no
. o
f p
lan
ts [
-]
Waste-to-Energy State-of-the-Art-Report, August 2012 © ISWA 2012 Page 3
Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste-to-Energy – State-of-the-Art report » 2012 (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES RAPPEL : AGGLOMÉRATION DE MONTRÉAL (2012)
21
37% récupération
63% enfouissement
18% 4% Source : Ville de Montréal, « Portrait 2012 des matières résiduelles de l’agglomération de Montréal » (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : DÉCHARGES ET ENFOUISSEMENT
22
Source : Waste Atlas, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : WTE
23
Source : Waste Atlas, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : MBT
24
Source : Waste Atlas, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : TRAITEMENT BIOLOGIQUE
25
Source : Waste Atlas, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : JAPON, CORÉE DU SUD ET CHINE
26
Source : Waste Atlas, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : AMERIQUE DU NORD
27
Source : Waste Atlas, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : EUROPE
28
Source : Waste Atlas, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : WTE ET PRIX DE L’ÉNERGIE
29
Sources : Waste Atlas, 2015 (en ligne); NuclearInfo.net, 2015 (en ligne) (en ligne)
Répartition des centrales nucléaires dans le monde
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : WTE ET PRIX DE L’ÉNERGIE
30
Répartition des centrales nucléaires en Europe
Sources : Waste Atlas, 2015 (en ligne); Padrefeijoo.com, 2015 (en ligne) (en ligne)
1. État des lieux de la Valorisation Énergétique en Europe aujourd’hui
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Recyclage et Compostage
Valorisation Énergétique
Enfouissement
19.03.2015
Déchets Municipaux, 2012, Eurostat
5 Americana, Montréal - Guillaume Perron-Piché Conseil en Affaires Publiques et Stratégiques
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : GMR EN EUROPE
31
Québec (2012)
Source : Eurostat, 2014 (en ligne) (en ligne)
Traitement des déchets en Europe (2012)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : GMR EN EUROPE
32
Évolution de la GMR en Europe entre 2001 et 2010
• Forte diminution de l’enfouissement • Augmentation de WTE • Forte augmentation du recyclage
Redevances enfouissement au Québec (2015 = 21.65 $/t)
Taxes à l’enfouissement en Europe
Source : UNEP, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES TOUR DU MONDE : RECYCLAGE EN EUROPE
33
Québec (2012)
Source : UNEP, 2015 (en ligne) (en ligne)
Évolution du taux de recyclage en Europe (2001-2010)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES CRITÈRES : EUROPE
En Europe :
• « La géographie peut expliquer le développement de la valorisation énergétique dans plusieurs cas » : là où il y a peu d’espace (haute densité de population, îles,…) la VE est favorisée
• « L’énergie peut expliquer le développement de la VE dans plusieurs cas » : « Là où l’énergie est abordable, la VE est moins fréquente »
• « La volonté politique = premier facteur pour beaucoup de pays » : taxe enfouissement, obligation de réduire les déchets, alternatives aux énergies fossiles, énergies renouvelables
• Arguments pour la valorisation énergétique : réduire l’enfouissement économise de l’espace, source d’énergie, volonté politique de protéger l’environnement
34 Source : Perron-Piché, « Les tendances en valorisation énergétique » présenté à Americana 2015
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES CRITÈRES : QUÉBEC
Si on appliquait ces observations au Québec, voici l’analyse que l’on pourrait faire :
• Beaucoup d’espace, mais de moins en moins près des centres urbains
• Énergie disponible à un prix relativement bas mais peu de production de carburant régionalement (questions d’indépendance énergétique)
• Volonté politique et sociale de protéger l’environnement
• Longue tradition d’enfouissement
35
AUTRICHE
• Fort taux de recyclage
• Récolte des organiques depuis longtemps et haut taux de récupération : compostage ou autre traitement biologique
• Incinération des MSW avec récupération de chaleur pour le chauffage urbain
• Taxation croissante de l’enfouissement
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : AUTRICHE
36
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : AUTRICHE
37
Source : Eurostat, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : AUTRICHE
38 Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in Vienne » 2013 (en ligne)
ISWA General Assembly 06.10.2013
DI Rainer Kronberger MA 48, waste management, street cleaning & vehicle fleet 3
MSW in Vienna: 1,1 Mio. t
MSW recycled
22%
MSW composted
9%
MSW to Waste to
Energy62%
MSW landfilled
7%
waste collected by MA 48 (2012): 1,055,000 tons
MSW recycled
MSW composted
MSW to Waste to Energy
MSW landf illed
(609 kg/inh.)
39
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : VIENNE (AUTRICHE)
WTE par incinération (récupération de chaleur)
Production de chaleur pour réseau urbain (30% de l’apport)
Collectes séparées
Ville de Vienne (Autriche) Génération totale : 1 055 000 tonnes (2012)
Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in Vienne » 2013 (en ligne)
ISWA General Assembly 06.10.2013
DI Rainer Kronberger MA 48, waste management, street cleaning & vehicle fleet 16
Treatment of residual waste
incineration plant
Flötzersteig
incineration plant
Spittelau
fluidized bed
incinerator 4
treatment of slags
with separation of metals
incineration plant
Pfaffenau
mechanical treatment
landfill site Rautenweg
ca. 650,000 t/a
approx. 200,000 t/a approx. 240,000 t/a
stabilized ash-/slag
concrete
residuals from incineration
(ashes/slags)
residual waste, bulky waste
etc.
storage
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : VIENNE (AUTRICHE)
40 ISWA General Assembly
06.10.2013
DI Rainer Kronberger MA 48, waste management, street cleaning & vehicle fleet 18
Waste to Energy
pipeline length:
1,100 km
district heat:
5,500 GWh/a
major customers:
6,400
flats: 330,000
(of 863,000)
~30 % by incineration of
waste and
sewage sludge waste incinerator
power station
CHALEUR
ISWA General Assembly 06.10.2013
DI Rainer Kronberger MA 48, waste management, street cleaning & vehicle fleet 19
Treatment of Biowaste
biowaste (outer districts)
20,000 t kitchen waste,
biowaste (inner districts)
100,000 t 40,000 t
12,000 MWh/a
district heating
offer to take at
recycling centers free of charge
organic agriculture
fermentation plant (since 2007)
composting plant (since 1991)
high quality compost (A+)
potting soil (free of peat)
ISWA General Assembly 06.10.2013
DI Rainer Kronberger MA 48, waste management, street cleaning & vehicle fleet 19
Treatment of Biowaste
biowaste (outer districts)
20,000 t kitchen waste,
biowaste (inner districts)
100,000 t 40,000 t
12,000 MWh/a
district heating
offer to take at
recycling centers free of charge
organic agriculture
fermentation plant (since 2007)
composting plant (since 1991)
high quality compost (A+)
potting soil (free of peat)
Matières organiques
Ordures
Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in Vienne » 2013 (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : OSLO (NORVÈGE)
41
Oslo (Norvège)
• Collecte 3 voies avec couleurs spécifiques pour les sacs
• Tri optique automatique des sacs
• Production de biogaz avec les déchets alimentaires(biométhanisation)
• Production de chaleur et d’électricité avec les matières résiduelles
Source : Reime, présenté à Americana 2015
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : NORVÈGE
42
Source : Eurostat, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : COPENHAGUE (DANEMARK)
43
Copenhague (Danemark)
• Enfouissement remplacé par WTE
8
From Landfilling to Incineration to Recycling - Results
0
200
400
600
800
1000
1200
1988 1992 1994 1999 2004 2006 2010
Landfill Incineration Recycling
Quantité
de d
échets
(x1000 t
/an)
Source : Faber, « Waste Management in Copenhagen » 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : ROYAUME-UNI
44
Source : Eurostat, 2015 (en ligne) (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : ROYAUME-UNI
45
Royaume-Uni
Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in United Kingdom » (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : ROYAUME-UNI
46 Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in United Kingdom » (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : ROYAUME-UNI
47 Source : International Solid Waste Association (ISWA), « Waste Management in United Kingdom » (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : CANADA
48
Vancouver (BC) • Zéro-déchet • Banissement
enfouissement MO
Edmonton (AB)
Source : PPP Canada, 2014 (en ligne)
Edmonton (Alberta)
• Partenariat avec Enerkem
• Procédé TMB (pas de 3ème voie) suivi d’une gazéification
• Transforme 100 000 tonnes de matières résiduelles en 38 millions de litres de biofuel et produits chimiques
• Objectif : augmenter le détournement des matières résiduelles résidentielles de l’enfouissement de 60 % à 90% d’ici 2017
• Installation de gazéification inaugurée officiellement en juin 2014
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : EDMONTON (ALBERTA)
49 Source : The city of Edmonton, 2015 (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : EDMONTON (ALBERTA)
50
Source : The city of Edmonton, 2015 (en ligne)
STRATÉGIES DE GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES ÉTUDE DE CAS : EDMONTON (ALBERTA)
51 Source : The city of Edmonton, 2015 (en ligne)
• La GMR évolue dans le temps et assez vite, il faut donc être flexible
• La plupart des pays dits « avancés » en GMR tendent vers une valorisation accrue des ressources • Réduction de l’enfouissement • Augmentation du recyclage • Augmentation de la valorisation des matières organiques • Augmentation de la valorisation énergétique
• La volonté politique et les taxes sur l’enfouissement semblent jouer
un rôle pour transformer la GMR
• Il y a convergence : les pays qui favorisaient le WTE autant que les pays qui favorisaient l’enfouissement tendent maintenant à améliorer le recyclage et la valorisation des ressources
• Le MBT semble se répandre comme solution de valorisation des ressources
53
GRANDES TENDANCES ET CONVERGENCE
• Plusieurs changements de paradigme mènent à repenser activement la GMR
• La valorisation des ressources devient centrale (Waste-to-Ressources)
• Plusieurs exemples démontrent qu’il est possible de transformer efficacement et rapidement son profil de GMR
• Le traitement des matières organiques de manière séparée est souhaitable et tout à fait réalisable
• La valorisation énergétique après un traitement mécanique et biologique des ordures ménagères pourrait permettre de respecter la hiérarchie des 3RV-e
CONCLUSIONS
55