Boues industrielles, réduire les volumes produits

Toutes les activités utilisant l’eau lors de leurs fabrications et traitant leurs effluents produisent des boues. L’eau peut être un élément majeur du procédé (papeterie, teinture etc.) ou n’être qu’un composant d’un produit utilisé (bain de galvanoplastie, fluide de coupe par exemple) qui conduit à la boue ; une chose est sûre, le traitement en fin de processus de cette eau chargée de matières non utilisées, d’impuretés, de résidus etc. par voie physico-chimique ou biologique produira des boues. Les boues industrielles sont donc issues soit du procédé mis en œuvre (désencrage, usinage, cuisson, bains de galva) soit du traitement général de l’eau dans une station d’épuration propre au site. La production de boues s’effectue dans l’entreprise ou dans une entreprise spécialisée (centres de traitements collectifs).

Il n’y a pas de la boue, mais des boues aux propriétés spécifiques (problème du pompage, de la déshydratation) et recelant plus ou moins de valeur (matières recyclables, pouvoir calorifique, valeur agronomique). Très vite on entre alors dans la spécificité

Des métiers pour ce qui est des solutions retenues en termes de traitement (réduction du volume de boues) et de valorisation ou de mise en décharge.

Les boues industrielles deviennent un problème de plus en plus aigu : législation plus serrée des épandages, inquiétude des collectivités et des consommateurs pour tout ce qui provient de l’industrie, crainte des métaux lourds et des toxiques. L’épandage, voie la plus fréquente et la moins chère pour se débarrasser des boues, est contestée malgré son intérêt.

Sous la pression législative, les consommations d’eau dans l’industrie ont considérablement diminué grâce aux recyclages, mais l’épuration plus poussée entraîne (à procédé constant) un accroissement du volume de boues produites (ceci est flagrant pour les boues de Step qui passeront d’environ 800 kt MS en 1995 à 1,3 Mt en dix ans en France).

En même temps, l’obligation par la loi de 1992 de ne mettre en décharge, à l’horizon 2002, que des déchets ultimes a freiné la production de boues.

D’où le développement de technologies propres qui évitent voire suppriment la production de boues.

Ces procédés ont un impact progressif sur la production de boues, et tous ne pourront pas être mis « hors d’eau » donc de boues (agro-alimentaire, papier…).

D’où aussi un effort accru pour bien conditionner ces boues en vue de leur devenir qui se résume maintenant, selon leur contenu et leur toxicité, en mise en décharge de classe 1 ou 2, en épandage ou en incinération (valorisation thermique ou matière).

Avant tout épandage, les caractéristiques des parcelles sont analysées (topographie, hydrogéologie, éléments traces…), une étude technico-économique est réalisée ainsi qu’une étude d’impact avant la réalisation du dossier administratif : l’épandage est soumis à autorisation ou déclaration selon les quantités mises en jeu.

La pratique elle-même de l’épandage est simple, même si elle demande du savoir-faire.

En outre, il n’est autorisé qu’à certaines périodes de l’année, selon un planning préétabli.

Les boues sont dispersées sous forme liquide ou solide (stabilisation à la chaux vive), l’état pâteux étant plus délicat.

La réglementation impose l’autosurveillance des épandages et le suivi des parcelles sur la durée.

Un tel encadrement de l’épandage impose un suivi informatique des opérations. Des logiciels existent pour cela, comme Suivra de la société Sede.

Législation boues : le devenir des boues affecte la redevance de pollution sur l'eau

Les boues de procédés sont classées comme déchets et relèvent de cette nomenclature (JO du 11 novembre 1997) et doivent donc suivre des schémas d'élimination conforme à leur dangerosité et aux techniques disponibles. Il faut considérer que ne seront mis en décharge en juillet 2002 que les déchets ultimes (avec le problème de la définition d'un déchet ultime). Les boues d'épuration (urbaines et industrielles) sont classées comme déchets. Selon leur composition, on leur reconnaît aussi une valeur agronomique ou d'amendement et leur épandage est autorisé sous certaines conditions.

Pour ne pas réaliser un transfert de pollution par les boues, l'arrêté du 28 octobre 1975 a été modifié le 26 novembre 1998. Depuis le 1er janvier 1999, la détermination de l'assiette de la prime pour épuration est affectée d'un coefficient appelé rendement épuratoire global. Il contient un terme tenant compte de la fuite de pollution par les effluents et un autre Cb, tenant compte de la fuite de pollution par les boues. Ce Cb est considéré pour chaque type de polluant (MO, MI, etc.). S'il y a recyclage total des boues, Cb est égal à 1 (pas de perte) ; si les boues sont mises en dépôt sans précaution il est égal à 0 et pour l'industriel, c'est un peu comme si l'épuration n’était pas prise en compte. Si la boue subit un traitement approprié (épandage dans les règles de l'art, traitement en centre...) Cb est variable selon les cas mais supérieur à 0,8. Ce nouveau paramètre peut avoir un impact considérable. Dans un exemple explicatif fait par l'agence de l'eau RMC, sur une fromagerie, une redevance de l'ordre de 23 KF passe à plus de 53 KF en cas de dépôt avec ruissellement et à 13 KF si les boues sont bien épandues. De quoi faire réfléchir.

Une boue contient de l'eau : il est donc indispensable de sécher au maximum cette boue pour réduire sa masse et son volume et donc les frais (et les risques) de transport mais aussi ceux des traitements ultérieurs (et de mise en décharge) et faciliter l'épandage (s'il est permis).

Un des problèmes rencontrés par les entreprises est la quantité de boue générée : les grosses ou moyennes entreprises peuvent s’équiper en unités internes qui réalisent tout ou partie du traitement. Il n’en est pas de même pour les PME qui génèrent quelques mètres cubes par semaine ou par mois (en mécanique, traitement de surface). Ces sociétés doivent trouver des moyens de stockage temporaires (faisant parfois office d’épaississeur pour accroître la siccité) en attendant un volume suffisant pour l'enlèvement vers un site de traitement agréé. Dans des régions où le tissu industriel est dense, des regroupements d’entreprises commencent à voir le jour (mécanique) pour centraliser les déchets. Cette centralisation est aussi l’affaire des traiteurs de déchets. Scori a développé la filière Combsu qui produit un combustible de substitution homogène à partir de déchets divers.

Un autre facteur à prendre en compte dans le traitement est la complexité de la boue. Si celle-ci contient des COV, le traitement devra en tenir compte. La multiplicité des provenances des boues pose ensuite le problème de leur traitement sur une base homogène pour une valorisation ou une stabilisation cohérente (problème des centres de traitement collectifs). En cas de valorisation par réintroduction de ces boues dans un procédé pour élaborer un nouveau produit, il faut bien sûr étudier l'impact de cette matière première secondaire sur le procédé lui-même et la qualité du produit (incinération en cimenterie). C’est donc toute une économie de la valorisation qui doit se mettre en place (pérennité du gisement, variation des coûts). Chaque cas ou groupe de cas devant faire l'objet d’études spécifiques.

Génération des boues, manipulation et séchage

Il faut distinguer les boues de procédés qui sont par nature très variées (et souvent classées dans les déchets industriels spéciaux) des boues de stations physico-chimiques et biologiques. Le choix des matériels de pompage et de transfert est décisif pour un bon fonctionnement des installations (la rhéologie des boues est complexe, l'abrasivité parfois importante). Sauf épandage direct les boues sont concentrées par une suite d’opérations : conditionnement par floculation, épaississeur par décantation, filtration ou flottaison (divers équipements d’efficacité variable) sans oublier le lagunage, puis déshydratation par filtration ou centrifugation qui porte la siccité entre 15 et 40 % voire 60 % pour les plus performants (Drymix Degrémont). Le coût énergétique d’extraction de cette eau est progressif et il y a lieu d’optimiser chaque étape avant d'attaquer la suivante. Cette optimisation n’a pas d’absolu, elle est modulée par les conditions économiques locales : on sait que l’énergie mécanique est moins coûteuse que l’énergie thermique (chaleur de vaporisation de l'eau très élevée), et pourtant si l’entreprise dispose de calories fatales, un séchage peut se révéler économique. La complexité des phénomènes physico-chimiques de déshydratation selon le type de boue fait qu’il n’y a pas de technique passe-partout. Le choix d’un schéma de traitement sera plutôt dicté par la destination ultérieure de la boue, la siccité souhaitée, l’environnement industriel (disponible).

…nibilité de certaines sources d’énergie, proximité du site de traitement de la boue…)

Les procédés mécaniques ne sont plus améliorables en tant que tel et tous les traitements nécessitent d’utiliser plusieurs produits, des coagulants, des polymères, de la chaux. Rhodia Eco Services lance une gamme de réactifs (propres à chaque technique) pour améliorer la déshydratation apportant un gain en siccité de 5 % voire de 10 % pour des produits de seconde génération. Les techniques de déshydratation sont bien connues : filtres à bande, filtre presse, centrifugeuses encore faut-il bien les utiliser. Christophe Peuchot, de l'IFTS, insiste sur l'optimisation des paramètres d’obtention et de déshydratation d'une boue notamment pour les filtres presse qui couplent la filtration à la compression, deux mécanismes à optimiser. L'IFTS a développé des cellules informatisées pour prédimensionner un filtre presse en fonction d’une boue. Si l'on veut sécher derrière il y a intérêt à pousser la déshydratation au maximum (cf EIN n° 224). Les matériels de séchage sont très divers et doivent être confrontés à la réalité d'un problème. Une évaluation technico-économique assez complète des matériels (une cinquantaine) a été faite par le Cerug de Gaz de France avec l'aide de l’Agence de l'eau Seine Normandie.

Les branches industrielles lancent des études sur les boues

Au niveau de l'Union des Industries Chimiques une réflexion commence sur le thème des boues, preuve de l'intérêt pour le sujet. Tous les gros sites chimiques, dans le sens de l'action “Engagement de progrès” se sont attachés à réduire leurs consommations d’eau et leurs effluents et peu d’industries produisent des rapports environnementaux aussi détaillés. L’épandage est utilisé mais les grandes sociétés ne semblent pas vouloir le poursuivre, inquiètes de leur responsabilité à long terme. Habitués de la transformation de la matière, les chimistes sont sensibles aux pertes de matières premières (éviter des rejets, recycler) et à la valorisation ultérieure. Ainsi Elf Atochem utilise des catalyseurs usagés à base d’aluminium préalablement mis en décharge pour les transformer en floculant (chlorure d’aluminium) utilisable pour le traitement d’eau. Sur les 70 kt de boues produites en 1998 en France par Atochem (30 % Step biologique), 90 % sont mises en décharge ou incinérées. L’entreprise a pour objectif la suppression de la mise en décharge interne (10,5 kt/an) fin 2000 et privilégie l’incinération avec récupération d'énergie. Mais la voie cimentière est aussi utilisée : le site de Carling avec ses trois Step a réduit sa production de boues de 5000 à 3000 t/an sur cinq ans. Ces boues auparavant mises en CET classe 1 sont utilisées par les ciments Origny, intéressés par leur contenu en fer pour les sites d’Heming et Altkirch. Parfois le fer est banni s'il s'agit de faire du ciment blanc. L’usine Rhodia de Collonges près de Lyon produit des silices et ne flocule pas des boues au fer. Auparavant concentrées par lagunage sur site les 1500 à 2000 t sont envoyées en cimenterie par l'intermédiaire de Scori. La chimie ne s'interdit pas l'épandage : Hexachimie valorise ainsi les

Tableau : types de boues produites par secteurs industriels

Les tonnages sont indiqués en tonnes brutes ou en matière sèche (MS). Il n'est pas facile d’identifier les quantités produites car les boues ne sont pas toujours identifiées comme telles, notamment les boues de procédés lorsqu’elles sont très polluées et classées en DIS. Idem pour les différentes filières de l'agroalimentaire, dont les rejets sont plutôt quantifiés en volume d’eaux usées et leur contenu en MO et MES. Les classifications font plus appel au type de polluants contenus qu’à la forme physique du déchet.

Source : état de l'art sur le séchage des boues GDF Cerug, Ademe, Agence Seine Normandie ou branches professionnelles

Phosphates de chaux de son usine de Bon Encontre, à St Aubin-lès-Elbeuf, le Biozan, un co-produit de la vitamine B12 fabriqué par Rhône Poulenc, apporte de l'azote aux champs de l'Eure.

Le textile et le cuir, en fait leurs centres techniques ITF et CTC, lancent également des études sur le problème des boues. Dans le textile, près de 60 % des entreprises sont reliées à des Step urbaines. Les collectivités s'interrogent sur le risque pour elles de se voir supprimer la voie de l’épandage d’où l'étude en cours. Les colorants sont devenus « écologiques » (sans métaux lourds) ; des études sont en cours sur l'utilisation du BRM, bioréacteur à membrane, pour réduire la production de boues. Dans le cuir, les mégisseries (peaux d’ovins et caprins) sont souvent raccordées à des stations collectives, souvent urbaines, les tanneries disposant généralement d’une station sur site. Ces unités (environ 35 en France) améliorent leur gestion de l'eau selon le choix qu’elles font du recyclage ou non du chrome (séparation plus ou moins poussée des circuits d'eau). Les boues de Step vont aujourd'hui surtout en CET classe 2 et la réflexion sur le séchage des boues est en cours. Le gisement n'est pas très important et les cimentiers semblaient peu intéressés.

La situation est très différente dans le papier qui est une activité lourde : 2,67 Mt de pâtes produites en France, un fort recyclage de papiers cartons (4,9 Mt) et un secteur très concentré au niveau des sites : 142 usines seulement (dont 19 de production de pâtes). L’eau est une matière essentielle pour cette industrie qui a réduit en 25 ans de plus de 80 % ses rejets organiques et diminué de 82 % sa consommation d’eau alors que la production croissait de 70 %. Les boues de production du papier sont des déchets banals aptes à être épandues : 700 kt/an de boues brutes sont épandues, contre 300 kt mises en décharge et 150 kt incinérées (chaudières à écorces), une faible partie est valorisée en briqueterie. Une profession qui a pris à bras le corps ce problème et bénéficie d'un arrêté spécifique (6/1/1994) en cours de révision. Une convention de recyclage agricole a été signée entre les fabricants de

pâtes et papiers de la région sud-est et la chambre d'agriculture de l'Isère début 1994. Mais la crainte de la profession est la réaction médiatique à l'épandage alors que l'apport bénéfique pour les sols est indéniable et que ces boues n'ont pas de toxicité. Les boues produites au sein des procédés sont parfois recyclées, à tel point qu'il est possible de concevoir certaines unités de fabrication de carton d'emballage à partir de carton recyclés en zéro rejet. Les boues et l'eau de la station de traitement d’effluents sont recyclées à 100 % (Papeteries Lecoursonnois). Les matières organiques indésirables sont éliminées par digestion anaérobie. Pour ce qui est des boues désencrage (5,8 Mt/an en Europe) des recherches européennes ont montré l'intérêt d'une valorisation matière (métakaolin) avec fabrication d’additifs pour béton, resterait à passer au stade industriel.

Mécanique : la valorisation matière

L'industrie mécanique est confrontée à trois grands types de boues : au niveau du traitement de surfaces, les boues d’hydroxydes contenant des métaux lourds, les boues issues de la peinture et celles de l'usinage (rectification, tribofinition...), tous produits dangereux. Le gros problème de ces activités est leur dispersion en multiples petits établissements qu'il est difficile de mettre aux normes et qui produisent ces boues en quantités faibles (problème du ramassage). Le Cetim et les syndicats professionnels se sont investis pour promouvoir des méthodes de réduction de ces boues. Les boues de rectification contiennent du métal (55 %), des huiles et fluides de coupe (40 %) et des débris de meule. Pour les petits tonnages, la stabilisation par liant hydraulique est possible mais les exigences sur le taux de carbone avant mise en décharge menacent cette voie. Pour les plus gros tonnages, plusieurs voies existent : valorisation en aciérie pour récupérer certains métaux comme le fait Valdi, association Tredi et AFE Métal à Feurs (mais avec des exigences sur les impuretés), la pyrolyse, l'évaporation sous vide, le compactage en briquettes (600 kt produites en Allemagne), sans oublier le centre de stockage classe 1. Un des problèmes est le changement de statut de la boue qui, de déchet, devient matière première secondaire. La voie cimentière, remise en cause par l'arrêté du 10 octobre 1996 sur le contenu en hydrocarbures des boues, repart sous l’impulsion des ciments d’Origny qui installe un prétraitement par pyrolyse dans son unité de Rochefort-sur-Nenon (39). La société estime à 16 kt/an d’oxyde ferrique les besoins de ses cimenteries de l’Est. Autre projet, celui de Citron au port du Havre, qui traite plus généralement des ordures nocives (toutes sortes de boues métalliques) en concentrés de métaux (unité de 23 kt/an mise en route cette année).

Les boues de peinture sont réellement complexes à traiter en raison de leur composition (solvants) et partent souvent en stockage après stabilisation. Les boues d’hydroxydes sont traitées par des spécialistes (Tredi, Siva...) et dirigées aussi sur des CET classe 1.

Agroalimentaire

Les tonnages manipulés dans cette branche sont très importants, mais les effluents ne sont pas toxiques. Il s'agit donc de gérer au mieux cette pollution essentiellement organique (sans oublier la chaux utilisée pour la solidification des boues). Le retour à la terre sous forme d’épandage semble la voie la plus normale. Le traitement classique en station d’épuration produit des boues. Une alternative est l’épandage direct des effluents comme le pratique Sede sous le nom de fertirrigation. Il s'agit d’un épandage contrôlé qui restitue au sol de l'eau et des minéraux dissous. Cet épandage direct a l’avantage de supprimer le stade de production de la boue et ses installations, le réseau d’épandage étant plus léger à installer et à conduire. Les exemples se multiplient. La transformation des productions animales, la réalisation de plats cuisinés est confrontée à la production de matières grasses qui ne sont pas épandables en l’état. Le compostage est une solution.

L’avenir

Pour réduire les coûts de traitement des boues, mais aussi faire face aux restrictions dans l’épandage, le séchage chez les industriels devrait se développer comme l'indique Alain François de Scori. Les boues sèches ayant un certain pouvoir calorifique, la co-incinération avec les ordures ménagères pourrait se développer. Le compostage et la méthanisation apportent aussi des réponses. D’autres voies sont possibles : Traidec a terminé le développement de son procédé DTV de thermolyse pour des capacités de 0,2 à 4 t/h. La versatilité du procédé pourrait convenir à des sites ayant des déchets spéciaux, des boues industrielles à détruire. Autre procédé, l’oxydation humide que Degrémont expérimente en commun avec le suisse Granit sur la station expérimentale d’Orbe depuis quelques mois. Mais la tendance est à la recherche de procédés d’épuration qui ne génèrent pas ou peu de boues.