Contextualisation

 

Contexte du contrôle des effluents industriels

 

Afin de placer le contexte de notre travail, nous étudierons dans un premier temps le projet de traitement des effluents de tanneries à Buenos Aires en réalisant un historique et une localisation de ces établissements, puis en étudiant les actions menées par l'ACUMAR et les réglementations argentines. Dans un second temps, nous nous intéresserons au fonctionnement des tanneries de manière générale afin d'acquérir les connaissances nécessaires au dimensionnement des installations de traitement des effluents.

 

Projet de traitement des effluents des tanneries à Buenos Aires

 

Projet de traitement des effluents des tanneries à Buenos Aires

 

Dans un premier temps, il est nécessaire de réaliser un historique et une localisation des tanneries, principales industries polluantes de Buenos Aires. Le problème de la pollution industrielle est une thématique qui a été traitée de nombreuses fois par différents organismes, en particulier par l'ACUMAR. Nous verrons donc dans un deuxième temps quelles ont été les actions de cette autorité de régulation et à quoi elles ont donné lieu. Enfin, il était également important pour notre projet de nous documenter sur les normes de rejet et les réglementations argentines en matière d'environnement. 

 

Historique et localisation des tanneries

 

Historique et localisation des tanneries

 

Le tannage du cuir a été historiquement l'une des premières activités industrielles à se développer en Argentine, et les volumes de cuir exportés sont aujourd'hui très importants.. En effet, le pays possède les conditions idéales pour l'élevage de bovins : climat, espace, propriétés du sol adéquates, etc. L'industrie du cuir est aujourd'hui divisée en deux sortes de tanneries : 

  • les grands groupes qui monopolisent 80 % des exportations et disposent de techniques reconnues et avancées ;
  • les moyennes et petites tanneries qui fournissent surtout le marché local et qui ont un niveau de technologies moins poussé, donnant lieu à des qualités de cuir moindres

​La transformation du cuir est une activité industrielle intensive qui nécessite pas moins de 500 kg de produits chimiques par tonne de cuir brut traité. Seuls 15% sont incorporés dans le produit fini et les rejets sont donc considérables. De plus, le tannage nécessite une élimination quasi-totale des composants organiques et les effluents de tanneries sont donc très chargés. La Demande Biologique en Oxygène et la Demande Chimique en Oxygène sont ainsi très élevées. Pour toutes ces raisons, les tanneries sont considérées comme responsables de la moitié de la pollution industrielle du Riachuelo. Les principaux polluants que l'on retrouve dans les effluents sont : les matières organiques et les sels acides (issus des premières étapes de nettoyage des peaux), les sulfures et le chrome.

Selon le Secrétariat de l'Environnement et du Développement durable (SAyDS), les tanneries sont au nombre de 179 en Argentine et ont rejeté, en 2009, 34 tonnes de chrome et 20 000 tonnes de sulfures. Elles sont principalement situées dans les quartiers de Lanus et de Valentin Alsina, et certaines donnent directement sur les rives du Riachuelo. Le quartier de Lanus est d'ailleurs surnommé le "Canton du cuir". 

 

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Figure 1 : Localisation des tanneries dans les quartiers de Lanus et Valentin Alsina et du parc industriel de Lanus

 

Actuellement, ces tanneries rejettent directement leurs effluents dans le Riachuelo par le biais d'un canal unique (canal de Millan). Ceci a donc un impact irréversible sur l'environnement. Nous pouvons voir sur la carte suivante les niveaux de pollution le long des rives de la rivière. Nous constatons que les quartiers des tanneries ont les niveaux les plus élevés :

 

Figure 2 : Niveaux de contamination des rives du Riachuelo (Source : Plan Integral Cuenca Matanza-Riachuelo, Dra Romina Picolotti, Secretaria de Ambiente y Desarrolo Sustentable de la Nacion, Septembre 2006)

 

En 2011, l'ACUMAR a déclaré 61 tanneries comme particulièrement polluantes. Parmi ces établissements, 22 ont signé un contrat pour être déplacés dans le parc industriel de Lanus, où se situera notre station commune de traitement des effluents. Nous avons effectué une recherche pour localiser ces 22 tanneries. Certaines sont de très petites tanneries et nous n'avons pas pu trouver leur localisation exacte. Elles n'apparaissent donc pas sur la carte.  Ainsi, nous avons pu établir une carte de la localisation actuelle des établissements signataires par rapport au site du parc industriel de Lanus :

 

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Figure 3 : Localisation actuelle des établissements qui vont rejoindre le parc industriel de Lanus (Source : google Maps 2012 et site internet de l'ACUMAR)

 

Ainsi, ces différentes tanneries vont donc devoir déménager à quelques centaines de mètres de leur emplacement actuel. Une fois sur le site du parc industriel (représenté en mauve sur la carte), leurs effluents seront traités de façon commune, ce qui permettra une baisse importante des rejets dans le Riachuelo, et évitera également la construction d'unités de traitement individuelles pour chaque tannerie (cela sera donc intéressant au niveau économique).

 

Les actions menées par ACUMAR

 

Les actions menées par ACUMAR

 

Par le passé de nombreux fonctionnaires et politiciens avaient déjà promis des actions concrètes pour le nettoyage de la rivière Riachuelo. Ainsi, dès 1993, l'ancienne ministre argentine de l'Environnement Maria Julia Alsogaray avait assuré que la rivière serait accessible à la baignade en quelques mois, sans que cela n'aboutisse jamais, tant les pollutions sont importantes et la mise en oeuvre de solutions complexe.

C'est en 2008 que la Cour Suprême Argentine décide que la situation critique doit avancer, et elle ordonne donc la mise en place d'un plan d'assainissement colossal. C'est alors l'Autorité de Régulation du Bassin Matanza-Rachuelo (ACUMAR) qui est chargée de mener à bien le Plan d'Assainissement Global de l'Environnement (PISA), défini en 2009. Ce plan possède trois axes stratégiques : la gestion, la prévention et le contrôle de la pollution, avec au total quatorze lignes d'action ayant pour objectifs l'amélioration de la qualité de vie de la population du bassin, la restauration de l'environnement et la prévention de nouveaux dommages. Les résultats des travaux du PISA sont attendus pour 2016.

Greenpeace insista alors sur le fait que le nettoyage de la rivière ne mènerait à rien tant que des normes de rejets ne seraient pas strictement imposées aux industries polluantes. L'ACUMAR a donc entrepris une grande procédure de contrôle des industries définies comme polluantes, ayant le pouvoir de faire fermer les usines qui ne respectent pas les conditions de rejets dans la rivière.

Un Plan de Reconversion Industrielle (PRI) a également été mis en place pour aider à la relocalisation ou à la reconversion de ces industries. C'est donc dans le cadre de ce plan, que les tanneries les plus polluantes seront déplacées sur le site industriel de Lanus.

L'ACUMAR s'est engagé fin 2012 à investir 28 millions de dollars pour que ces tanneries produisent durablement. Le travail est énorme puisqu'il consiste à déplacer les 22 tanneries (14 000 m2 de terrain y sont dédiés) et à construire la station commune d'épuration (22 000 m2 de terrain y sont consacrés). Le site total de 75 000 m² dédié à ce projet est détenu par l'association des tanneries de la province de Buenos Aires (ACUBA). La station de traitement des effluents permettrait d'éliminer la charge totale en chrome, en sulfures et en déchets organiques afin d'atteindre les normes de rejets imposées en Argentine. 

Les cartes ci-dessous présentent la localisation de ce parc industriel (rectangle en mauve) :

 

Figure 4 : Localisation du parc industriel de Lanus (source : Google Maps 2012 et site de l'ACUMAR)

 

Figure 5 : Zoom sur le site du parc industriel (Source: Google Earth 2013)

 

Figure 6 : Site du parc industriel en 2014 (Source : Google Earth 2013)

 

 

Réglementations en Argentine

 

Réglementations en Argentine

 

Dans notre projet de dépollution de la rivière Riachuelo et notamment pour l'implantation d'une station commune de traitement des effluents de tanneries, il est indispensable de connaître les normes de rejets des différents polluants en vigueur en Argentine.

En effet, les données présentées ci-dessous, sont nécessaires au dimensionnement des unités de traitement, qui auront pour objectif final d'atteindre ces gammes de concentrations en polluants avant le rejet des effluents dans le Riachuelo. 

 

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Tableau 1 : Critères de qualité acceptables pour la conservation de la vie aquatique et de la faune dans l'eau fraîche, froide ou chaude, et l'eau salée et les estuaires (Source : Revision del Anexo 1 del libro VI del texto unificado de legislacion secundaria del Ministerio del Ambiente: Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes al recurso agua)

 

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Tableau 2 : Limites de rejets à l'égout public (Source : Revision del Anexo 1 del libro VI del texto unificado de legislacion secundaria del Ministerio del Ambiente: Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes al recurso agua)

 

Généralités sur les tanneries

 

Généralités sur les tanneries

 

I. Le procédé de fabrication du cuir

 

Le travail de transformation des peaux animales en cuir se compose de nombreuses étapes, chacune ayant ses besoins en intrants (eaux, produits chimiques) et ses caractéristiques de rejets (quantité d'eau, de polluants). 

Tout d'abord, après avoir été séparées des carcasses à l'abattoir, les peaux sont salées ou séchées pour leur conservation, avant d'être acheminées vers une tannerie.

Les peaux dites "brutes" sont traitées par un travail de rivière, dont les étapes mènent à leur transformation en peaux blanches, souples et encore putrescibles. Ce travail de rivière consiste en une étape de rognage où la peau est débarrassée des restes d'animaux encore accrochés, puis en une étape de trempe où les peaux sont immergées dans de grandes cuves pour être réhydratées, déplissées, assouplies, et débarrassées des souillures éventuelles. Vient ensuite le pelanage, où l'on procède chimiquement (à l'aide de chaux, de sulfate de sodium ou d'un autre produit épilatoire) ou mécaniquement au retrait des poils. Puis, l'écharnage permet d'éliminer le tissu sous-cutané, la viande et les graisses, généralement à l'aide de rouleaux coupants.

Les étapes de tannage ont ensuite lieu. Dans un premier temps, les peaux subissent un déchaulage et un confitage, pour enlever les produits chimiques à l'aide d'ajouts d'acides et d'enzymes chimiques dans des tonneaux. Une étape d'acidification et de salage, le picklage, suit ces étapes. A ce stade la peau est toujours putrescible mais est prête à réagir avec les tanins qui sont ajoutés dans des bains avec les peaux. Le tannage peut se faire de façon végétale ou minérale.  Le tannage végétal est beaucoup plus ancien, et les tanins utilisés sont variés, à base d'écorces d'arbres, de bois, ou de feuilles. L'intérêt pour la préparation du cuir vient alors des propriétés des polyphénols qui réagissent avec le collagène de la peau, la rendant imputrescible. Le tannage végétal peut paraître plus écologique du fait qu'il est extrait d'élément naturels, cependant, une part importante des polyphénols se retrouve ensuite parmi les rejets chargés en matières organiques, et augmente ainsi la demande biologique en oxygène des effluents. Depuis la fin du 19ème siècle, les tanins minéraux ont remplacé dans la plupart des cas les tanins végétaux. En particulier, le sel de chrome, le plus utilisé, permet une réaction rapide et l'obtention d'une plus large gamme de teintures en finition.

Après les étapes de tannage, le cuir imputrescible subit des étapes de corroyage-finissage, afin de le rendre travaillable et commercialisable. Ces étapes peuvent être composées de nombreuses opérations manuelles, mécaniques et chimiques, dépendant des caractéristiques que l'on cherche à obtenir. Il y a notamment un retannage éventuel, un essorage mécanique pour éliminer l'eau, une neutralisation, une nourriture des peaux, une teinture par ajout de colorants,  etc. 

Les rejets aqueux de tanneries sont discontinus puisqu'ils correspondent aux vidanges des bains de traitement, où les peaux trempent plus ou moins longtemps.

 

II. Hypothèses et simplification des étapes de fabrication

 

Pour ce projet nous nous limiterons à un procédé industriel simplifié, que l'on supposera commun à toutes les tanneries dont nous traitons les rejets. Nous considérerons que toutes les tanneries fonctionnent avec des procédés de tannage au chrome. Cette hypothèse est nécessaire à la simplification des calculs, et permet de généraliser les caractéristiques des effluents venant de chaque tannerie.

Figure 7 : Schéma simplifié du procédé de fabrication considéré

 

Aussi, nous ne considèrerons que les rejets des sept étapes du schéma simplifié ci-dessus, auxquels on associera les caractéristiques de quantités (volumes) et de qualités (concentration en un nombre limité de polluants) trouvées dans les données de l'ONUDI (cf. Informations techniques sur les processus industriels, Polluants des effluents de tannerie, O.N.U.D.I) du tableau 3 ci-dessous. En effet, ces caractéristiques correspondent à des valeurs internationales et peuvent donc s'appliquer à nos tanneries argentines. Concernant les effluents composites, nous ferons l'hypothèse qu'ils sont issus du nettoyage des bains des différentes étapes unitaires, et nous redistribuerons les volumes et les concentrations en polluants de ces effluents sur chacune des étapes, comme cela sera expliqué.

 

Tableau 3 : Caractéristiques des eaux usées de tanneries de l'état brut au cuir fini  (Source : M. Bosnic, J. Buljan, R. P. Daniels, S. Rajamani, (O.N.U.D.I.), Informations techniques sur les processus industriels, Polluants des effluents de tannerie, Vienne, 2003)

 

Afin d'estimer les volumes de rejets produits par jour à partir des volumes par tonne de cuir produit donnés dans le tableau de base, nous utiliserons les informations extraites des articles du site de l'ACUMAR (sources: articles en ligne publié par l'ACUMAR, le 23 septembre 2013 et le 7 novembre 2013). Ainsi, nous considérons que la station envisagée servira au traitement de 6000 m3 d'effluents provenant des rejets moyens journaliers des vingt-deux tanneries du site.

Le volume moyen d'effluents rejetés par tonne de cuir étant de 57 m3/t (cf. Tableau 3), nous allons considérer que l'ensemble des tanneries traite $ \frac{6000}{57} =\underline{105}$ tonnes de peaux par jour. (Cette donnée nous est nécessaire pour connaître le volume maximum d'effluents qui sera envoyé vers la station. Cette valeur correspond à une production de 4,8 tonnes de cuir par jour et par tannerie, ce qui semble être une bonne moyenne. D'après les informations recueillies, nous avons pu en déduire que le débit journalier maximal d'effluents arrivant à la station est de 7140 m3/jour, ce qui équivaut à un débit de 0,083 m3/s. C'est un peu plus que ce que prévoit l'ACUMAR, mais pour nos estimations cela ne pose pas de problème.

Nous nous limiterons à l'étude et à l'élimination des polluants que l'on retrouve le plus souvent dans la bibliographie et que l'ACUMAR cherche à traiter, à savoir:

- La demande biologique en oxygène (DBO)

- La demande chimique en oxygène (DCO)

- Les solides (dissous et en suspension)

- Les sulfures (S2-)

- Le chrome (Cr)