VALORISATION DE CES DECHETS
VALORISATION DE CES DECHETS
De nombreuses valorisation existent pour les différents déchets de papeterie. Elles sont très hétérogènes et s'appliquent à des structures différentes. Nous allons ici dresser un bilan des filières de valorisation qu'utilisent sur site l'usine de Tembec et l'usine CIMV ainsi que celles qui ne sont pas utilisées.
PROCEDE KRAFT
Différentes filières de valorisation sont envisageables pour les boues de papeterie :
Figure n°4 : Filières de valorisation des boues papetières à l'usine de Saint Gaudens de Tembec (ADEME, 2003)
~ INCINERATION
La filière de l’incinération sera présentée plus avant dans la partie concernant la liqueur noire.
D’un point de vue technique, un certain nombre d'aménagements spécifiques sont à envisager:
Une première étape de déshydratation doit amener les boues à une siccité de 70 à 80 % afin d'éviter un trop grand apport d'eau dans le four. Notons ici qu’augmenter la siccité de ces boues peut permettre d’améliorer leur PCI de manière notable.
Figure n°5 : Boues séchées
De plus, il faut envisager une injection spécifique des boues, soit directement dans le foyer, soit au niveau de la post-combustion des gaz.
~ EPANDAGE
Les boues papetières constituent des amendements minéraux intéressants pour l'épandage grâce à leur forte charge minérale (talc, kaolin, carbonate de calcium) et leur taux de matières organiques (fibres). Mélangées aux boues biologiques, la présence d’éléments fertilisants (rapport C/N variant de 5 à 50) et constituent pour les sols un apport calcique et organique facilitant la rétention d’eau.
Néanmoins, il faut noter que cette valorisation est soumise à des contraintes législatives conséquentes, conformément à des plans d'épandage établis en préfecture. L’épandage est limité par la réglementation à 30 ou 60 tonnes sèches /ha tous les dix ans. Très encadré (arrêtés préfectoraux, plans d’épandage), il offre des garanties aux agriculteurs qui l’utilisent : analyse des boues, des sols et suivi agronomique, ainsi qu’un service d’épandage rendu racine.
Epaississeur
Déshydratation Valorisation agricole Sur le site de Saint-Gaudens, cette filière est prédominante (50%). L’itinéraire technique nécessaire à cette valorisation est le suivant :
Les conclusions d'une étude menée par la Faculté de Nancy pour le groupe Matussière et Forest font apparaître que les quantités de polluants et de métaux lourds contenus dans les boues de papeterie sont très en deçà des seuils présentant un risque pour la santé humaine, et la plupart du temps les teneurs dans les boues sont plus faibles que celles relevées dans les sols.
~ COMPOSTAGE
Le compostage est un procédé biologique aérobie qui consiste à traiter des déchets organiques fermentescibles afin de réaliser un résidu solide, riche en humus, semblable à du terreau : le compost.
Il permet une diminution du volume des boues par la dégradation des composés organiques et le séchage au cours du procédé.
Le procédé se décompose schématiquement en 2 phases :
la fermentation (variable selon les procédés)
une phase aérobie (oxydation de la matière organique, augmentation de la température, dégagement de CO2).
Figure n°6 : Etapes du procédé de compostage
Le compostage permet également de supprimer les problèmes d'odeur et de couleur des boues. Cependant, ce sous-produit n'apporte pas un intérêt agronomique supérieur à celui des boues non compostées mais des caractéristiques agronomiques (rapport C/N plus faible) induisant un usage différent. Ainsi, le compost, négocié entre 7€50 et 15€ la tonne est à son tour épandu, versé, utilisé comme un engrais.
Indications de coûts. Selon l'étude SOFRES/AMF/ADEME suivante, le coût de compostage varie beaucoup en fonction des capacités, entre 30€/t pour une capacité de 15.000 t/an et de 80€/t pour une capacité de 6000 t/an. Aujourd'hui, les débouchés concernant le compost sont essentiellement liés à sa qualité.
~ BRIQUETERIE et CIMENTERIE
Les boues des stations d’épuration des papeteries sont globalement formées de 50% de fibres et de 50% de charges minérales. En augmentant la siccité de ces boues, il devient possible d’envisager des débouchés en cimenterie et de diminuer les odeurs.
Pourquoi valoriser les boues papetières en briqueterie ?
L'intérêt majeur réside dans l'amélioration de la porosité apportée par les fibres de cellulose qui se consument vers 950 °C. Il en résulte des qualités d'isolation phonique et thermique du matériau produit. Cependant, l'introduction des boues dans le process provoque des tâches noires sur les briques et rendent plus difficile la commercialisation des briques.
Qu'apportent les boues de papeterie en cimenterie ?
Les boues de papeterie présentent un intérêt pour le cimentier en raison de la teneur importante en alumines et carbonates. Cependant, elles ne peuvent représenter que 2 à 5 % en masse des matières premières utilisées. Le cimentier doit disposer d'un arrêté préfectoral l’autorisant à incorporer des déchets dans son process.
~ BIOGAZ
La valorisation des boues de papeterie par la production de biogaz, bien que marginale en comparaison à l’incinération, a été développée par certaines usines et comporte certains avantages. Ci-dessous, sa composition :
Figure n° 7: composition du biogaz issu de la digestion des boues de papeterie (INERIS, 2002)
Son PCI est de 5 à 7 kWh.m-3. Il peut se valoriser thermiquement ou électriquement.
- Valorisation thermique
C’est la voie la plus adaptée car le procédé est simple, l’investissement réduit et le temps de retour souvent intéressant (2 ans). La chaleur dégagée lors de la combustion peut servir pour la production d’eau chaude, de vapeur ou dans des fours de procédés.
- Valorisation électrique
La production d'électricité, avec autoconsommation locale ou revente partielle du surplus à EDF est envisageable. Le temps de retour sur investissement est plus long (7 ans).
| ~ INCINERATION |
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La valorisation des liqueurs noires utilisée par l’usine TEMBEC à ce jour repose uniquement sur l’incinération. La liqueur est concentrée à 70% de matières sèches par évaporation et est ensuite brûlée dans une chaudière liqueur noire.
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Figure n° 8 : procédé de valorisation des liqueurs noires d’usine de pâte à papier Tembec, Saint-Gaudens (Source : plaquette « présentation technique » de la société Tembec). |
La vapeur produite est de l’ordre de 200t/h à 60 bars et est turbinée dans 2 groupes turboréacteurs générant la totalité de l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement de l’usine. TEMBEC produit même un surplus qui est revendu à EDF. Le procédé utilisé est présenté ci-dessous.
L’incinération produit des cendres issues de la combustion, appelées liqueur vertes, qui sont régénérées par caustification pour la liqueur de cuisson. Ce procédé est détaillé dans le rapport du trinôme 1.
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AUTRES VOIES DE VALORISATION Bien
que la filière de valorisation calorifique soit celle la plus utilisée dans
l’industrie papetière, il existe d’autres modes possibles. On peut ainsi
envisager une récupération de la lignine contenue dans cette liqueur par
précipitation acide. Utilisation pour la
fabrication des résines servant d’agent de charge et de liant pour
agglomérer les particules des panneaux de bois. Ses propriétés
tensioactives servent pour l’émulsification des ciments. Valorisation comme
adhésif dans les colles à froid à base d’aminoplaste et de phénoplastes ; Ou comme renforçateur
dans les caoutchoucs. Base pour la production
de charbon actif. Ces
voies sont très différentes les unes des autres et demandent des moyens
techniques et des coûts très hétérogènes. La
principale valorisation des écorces est l’incinération. 1 tonne d’écorces
produit 575 kWh. Le procédé est détaillé dans le paragraphe précédent. Une
faible part est vendue à la Générale des Eaux afin d’être intégrées aux
stations d’épuration : Le but est d’augmenter la charge organique et
lignocellulosique du substrat.
PROCEDE CIMV
La faible part de la production
de boues au cours du procédé CIMV ne permet pas d’envisager de réels débouchés à
ces déchets. Leur devenir sera sans doute le même que celui proposé pour le
procédé Kraft : à savoir, épandage ou incinération dans leur plus grande partie.
Les
valorisations possibles de la lignine issues du procédé CIMV sont identiques à
celle du procédé Kraft. Ici, la pureté des lignines obtenues réduit
considérablement le coût d’extraction par rapport aux lignines Kraft contenues
dans la liqueur noire. Il
est possible d’envisager différents débouchés qui peuvent apparaître
suffisamment rentables pour être mis en place du point de vue industriel :
Production de xylitol à un prix très inférieur au
prix de marché actuel (3 €/ kg). Ce xylitol est un polyol, de
formule chimique
générale est
C2nH4nO2n+1
et présentant au moins deux groupements
alcool.
Utilisé en tant qu’additif alimentaire, il présente un pouvoir édulcorant
équivalent à celui du saccharose pour un contenu calorique nettement inférieur
(2.4 kcal/kg) ;
Production de furfural, alcool furfurylique et
résines furaniques. Le furfural est un
aldéhyde
aromatique,
de
formule chimique
C5H4O2.;
Utilisation comme substrat de fermentation pour la
production industrielle d’éthanol additif pro-octane du super sans plomb ;
Production de tensio-actifs à base de xylitol. Un
tensioactif ou agent de surface est un composé qui abaisse la
tension superficielle
entre deux surfaces. Les composés tensioactifs sont des molécules amphiphiles,
c'est-à-dire qu'elles présentent 2 parties de
polarité
différente, l'une
lipophile
et apolaire, l'autre hydrophile, polaire.
Substitution directe de l’amidon pour la
consolidation des fibres de papiers recyclés. On peut envisager par cette
filière une valorisation minimale comprise entre 0.4 et 0.55 €/kg.
En
moyenne, on peut envisager une valeur moyenne de l’ordre de 0.2 à 0,3 €/ kg pour
le xylose dans les conditions du procédé CIMV.
