Vieux métier de plus d'un siècle que celui de la reprise de déchets en BTP ! Actuellement, le bilan annuel du recyclage est déjà honorable : 10 à 12 Mt de stériles, 2 à 5 Mt de gravats de démolition, 12 à 15 Mt de mâchefers, cendres volantes et boues de gypse résiduaires, avec 100 kt de déchets de plastiques et de poudrette de caoutchouc. Production de graves, d'enrobés, stabilisation et revêtement de sols sont des objectifs bien ciblés.
Le Gargantua du recyclage
« Quand le bâtiment va, tout va » dit-on. Et quel appétit ! Sa voracité est proverbiale : l’UNPG, Union nationale des producteurs de granulats, indique que la production totale de granulats s’est élevée à 404 Mt pour l’exercice 1990.
À la même époque, la production de clinker en cimenterie atteignait 30 Mt/an. Cette industrie cimentière, grosse consommatrice d’énergie (700 à 1 400 th/t de clinker), parce que basée sur la cuisson de matières minérales, calcaires et argiles à haute température (1 400 °C), allait par la suite réduire progressivement ses dépenses de chauffe par la substitution au fioul de déchets à haut pouvoir calorifique, comme les pneumatiques usagés irrécupérables. Il s’agit là d’une valorisation énergétique, improprement assimilée au recyclage, mais digne d’être mentionnée en tant qu’exutoire de déchets en BTP.
Nous nous intéresserons uniquement au recyclage réalisé par le BTP, premier secteur économique français (CA en 1990 : 629 GF, effectif salarié : 1 315 690 et 310 000 artisans) qui est aussi le premier secteur consommateur de déchets recyclés réutilisés dans la préparation de matériaux de construction et dans leur mise en œuvre en techniques routières. Ce recyclage ne correspond nullement à un engouement pour la mobilisation « verte » actuelle puisque depuis 1880, le génie civil, les travaux publics et l’industrie routière incorporent des déchets minéraux dans leurs ingrédients. De nombreux déchets trouvent leur place depuis des lustres dans des utilisations consacrées à l’aménagement du territoire (figure 1). L’industrie lourde, du fer et du charbon, a en effet engendré des masses considérables de sous-produits soit directement substituables aux granulats, soit incorporables dans les liants. Ainsi, les industries du pétrole, des plastiques, du caoutchouc, des engrais, de la chimie ont-elles donné naissance à une multitude de sous-produits aux caractéristiques très diversifiées, au rythme actuel d’environ 100 Mt/an :
• industrie chimique : phosphogypses utilisés dans les remblais et couches de forme, graves et sables laitiers, cendres volantes, polyéthylène en couches de surface, déchets de papeterie, chaux de carbure ;
• industrie extractive : schistes houillers, mélanges schistes-chaux, déchets de mines de potasse, déchets de carrières et boues de lavage, en terrassement ;
• industrie métallurgique : scories d’aciéries LD, scories sodiques, sables de fonderie ;
• déchets de consommation : pneumatiques et plastiques usagés, boues d’épuration en terres végétales, mâchefers d’incinération des OM en assises et couches de forme ;
• déchets de démolition : bétons de démolition, anciens poteaux en béton EDF (J.H. Colombel, LRPC Rouen – Colloque « Valorisation des déchets et sous-produits dans les travaux de génie civil », décembre 1992).
Des stériles et des boues
L’extraction minière s’accompagne de la mise au rebut de gangues de minerais, de boues de flottation, de schlamms et surtout de schistes des mines de charbon, que l’on rejette en
surface, à l’extérieur, en « raziers », c'est-à-dire en terrils, que l'habitude a légitimés. Le relief des terrils du Nord y modèle un certain paysage caractéristique, qui a son pittoresque...
Ce gisement de schistes houillers, constitué de « stériles », est colossal, 500 terrils représentant environ 1 000 Mt (260 terrils pour 700 Mt dans le Nord-Pas-de-Calais, 10 terrils pour 100 Mt en Lorraine et 230 terrils pour 200 Mt dans le Centre-Midi). De plus, la production actuelle pour 1994 de schistes miniers est de l’ordre de 4,7 Mt/an (2,7 Mt/an en Lorraine, 2,0 Mt/an pour le Centre-Midi). Traitant l’ensemble des sous-produits miniers des bassins houillers français pour le compte des Charbonnages de France, Surschiste, Société d’Utilisation Rationnelle des Schistes (capital : 2,6 MF) recycle les schistes noirs, rouges et cendres volantes de houille. Les quantités de schistes ainsi utilisées au cours de ces dernières années ont varié entre 7 et 10 Mt/an. Ce recyclage présente un double effet bénéfique :
- - la conservation des secteurs d’extraction de granulats naturels et la limitation des sites de prélèvement (carrières, ballastières), la réhabilitation des zones vertes ;
- - la contribution aux travaux de génie civil et la sauvegarde des granulats naturels (M. Miersman, Surschistes, décembre 1992) (figure 2).
La valorisation des gypses résiduaires, phosphogypses, titanogypses, borogypses, fluogypses, en assises de chaussées constitue plus un moyen de supprimer des décharges sauvages (en 1976 : 7 Mt/an de rejet marin en France de phosphogypse dont 5 Mt/an en baie de Seine) qu’un marché à saisir. La fabrication de carreaux de plâtre à partir du sulfate semi-hydraté régénéré (prix de revient 1980 : 245 F/t) se heurte à la saturation actuelle du marché français de plaster-board, la récupération permettant surtout d’éviter des frais d’évacuation. Pour mémoire, l’originalité de l’atelier de superphosphates Hydro-Azote Spécialités, qui exploite une technologie propre (emploi du phosphate de calcium pour insolubiliser les gaz fluorés et de floculants pour récupérer l’acide phosphorique en granulation). De fait, son usine de Sète retient 1,4 kt/an de phosphogypses, économise l’eau, la chaux et surtout les redevances d’Agence de Bassin (J.-P. Gamondes, Hydro-Azote, colloque IIR, janvier 1993).
La seconde jeunesse des matériaux de démolition
Démolir ? En technique de génie civil d’aujourd’hui, c’est abattre un quartier urbain, un immeuble, une usine, un ouvrage d’art et en recueillir des tas de matériaux dont certains sont qualifiés d’inertes et d’autres d’évolutifs, tels que :
- - béton, béton armé, briques, pierres de taille, verre, céramiques, qui évoluent peu dans le temps ;
- - plâtre, métaux, bois, papiers, matières plastiques, qui sont moins stables ou présentent des nuisances pour l’environnement.
La composition moyenne des déchets de démolition dans le secteur BTP en Europe (hors terre et asphalte) se répartirait en : maçonnerie : 45 %, béton : 40 %, bois : 8 %, métal : 4 % et plastiques : 3 % (C. Charlot-Valdieu, CSTB, 1993). Il en résulte les recommandations suivantes :
- - l’entreprise de démolition, cherchant à valoriser les matériaux, a tout intérêt à ne pas mélanger terres de terrassements et plâtres avec les bris de maçonnerie et de béton ; il y a là toute une information à faire passer au niveau des chantiers de BTP ;
- - la révision de la définition des centres pour inertes de classe 3 devrait conduire à distinguer une classe 3 réservée aux terres de terrassements et une classe 2 bis, géologiquement plus sûre, consacrée aux gravats de démolition, afin d’éviter les dépotoirs (J.-M. Lauret, Geolite « L’avenir des centres d’enfouissement techniques de classe 3 » – JIE 94, septembre 1994).
Il est évident que les producteurs de granulats pratiquent une politique de sélection des matériaux de démolition à la réception. Ils distinguent, par ordre de préférence et par coûts de réception dégressifs : le béton propre, armé ou non, mais sans enduit ni plâtre ; les matériaux propres mais composites ; les matériaux mélangés ; les matériaux médiocres renfermant une teneur en déchets supérieure à 10 % ; enfin les matériaux terreux.
Si l’extraction de granulats issus de carrières reste l’opération majoritaire, avec près de 97 % du marché, l’apport de granulats non issus de carrières (schistes houillers, laitiers, démolition), qui se situe au niveau national vers 12 Mt/an, est de plus en plus sollicité. En 1990, le recyclage des matériaux de démolition représentait 25 à 35 % de granulats non extraits des gisements naturels (contre 15 % en 1987). Cette forte croissance s’explique par une meilleure connaissance des possibilités de recyclage et l’augmentation régulière du nombre des producteurs de granulats.
Le secteur de la démolition en France, qui alimente en grande partie les installations de recyclage, produit actuellement 20 à 25 Mt/an de gravats dont le potentiel de matériaux recyclables équivaudrait à 10-15 Mt/an,
| Les seuils | Bas | Haut |
|---|---|---|
| Fraction % | 3 | 8 |
| Mercure Hg mg/kg | 0,2 | 0,6 |
| Plomb Pb mg/kg | 15 | 60 |
| Cadmium Cd mg/kg | 1 | 10 |
| Arsenic As mg/kg | 2 | 4 |
| Chrome VI Cr6+ mg/kg | 0,7 | 2 |
| Sulfate SO4 mg/kg | 7 000 | 15 000 |
| Carbone organique total | ||
| C.O.T. mg/kg | 1 500 | 3 000 |
Toutes les concentrations < seuil bas : valorisation autorisée.
Une des concentrations > seuil haut : décharge classe II.
dont seulement 20 à 30 % seraient transformés en granulats (graves, sables, gravillons et cailloux employés en l'état, pour 75 à 80 %, le reste étant réservé à la fabrication de graves traitées aux liants hydrauliques).
Ce sous-emploi des produits valorisables de démolition, où la transformation en granulats n'excède pas 3,5 Mt/an, tient à deux paramètres économiques :
• le facteur distance, le coût de transport de 0,60 F/t/km s'ajoutant au prix de revient des matériaux recyclés, soit 37 F/t en 1992, le prix moyen au départ des matériaux naturels étant de 25 F/t, la même année ;
• le facteur temps, le délai moyen d'un chantier de démolition réduit à un mois ne facilitant pas le réemploi des matériaux de démolition, qui nécessitent une préparation spécifique (tri par nature, calibrage des éléments notamment pour un recyclage à partir de centrales mobiles) avec un surcoût de 12 F/t.
L’égalité des prix est satisfaisante dans le cadre d'un transport des granulats naturels sur une distance de 20 km.
En 1991, on recensait une vingtaine de sociétés productrices de granulats de recyclage à partir de matériaux de démolition, implantées autour des grandes agglomérations susceptibles d'offrir un tonnage régulier de produits, bien que leur taille d'installation reste modeste (en moyenne : 100 kt/an, aux extrêmes : de 30 à 300 kt/an, avec souvent un seul concassage primaire) (M. Bauchard, UNPG – Colloque ENPC, décembre 1992). En région parisienne,
effet “blocage”
effet “liant”
effet “armature”
addition du déchet, sec, broyé ou lacéré, directement dans le malaxeur
par exemple, les centrales de traitement existantes (au nombre de cinq) ne totalisent qu'une capacité de 800 kt/an, dont Mate-Route, au Port de Gennevilliers, qui traite les corps de chaussées, bétons ferraillés, briques, pavés et bordures de trottoirs, produits bitumineux, résidus de démolition souillés de terre et les bois. À proximité, vient d'ouvrir Dexel, centre de tri moderne d'une capacité de 120 kt/an dont les déchets inertes (après tri aéraulique, magnétique et manuel pour récupérer bois, ferrailles et papiers-cartons, soit une valorisation totale de 75 %) intéressent les entreprises GTM, Jean Lefebvre et Redland.
Le marché du granulat de récupération des matériaux de démolition peut donc être évalué à 550 MF/an.
Pronergies, filiale d'EDF, en partenariat avec Clarea (Régénération des sables de fonderie), Soaf (Traitement des déchets industriels et pâteux), SRB (Société de Recyclage des Bétons), propose une prise en charge complète du traitement et de la valorisation des déchets, en particulier le recyclage des poteaux EDF en béton. En effet, l'entretien, le renouvellement et l'enfouissement des réseaux de distribution d'énergie électrique conduisent annuellement EDF à déposer et à évacuer quelque 320 000 poteaux en béton (1,3 t par poteau). SRB préconise la collecte des poteaux déposés, leur transport et leur concassage, la valorisation des produits, aciers et granulats (concasseur mobile équipé d'une cisaille séquentielle destinée à tronçonner automatiquement les fers à béton) (I. Richy, Pronergies – colloque SIM, mai 1994).
Des mâchefers
qui veulent bien faire
Également gigantesque est la disponibilité des résidus générés par l'incinération des ordures ménagères, DIB et déchets assimilables. Comme chaque tonne de déchets banals se transforme par combustion en 700 kg de gaz et grossièrement en 300 kg de résidus solides, on estime que l'opération nationale de l'incinération de ces déchets se solde par une production de 2,1 Mt/an de scories, mâchefers, suies et cendres volantes, dont environ 60 % feront l'objet d'une valorisation en technique routière. L'application de la législation française et la fiabilité de ces matériaux conduisent à distinguer deux constituants principaux des résidus (arrêté du 25 janvier 1991) :
• les cendres volantes, captées par les systèmes de dépoussiérage et les trémies sous chaudière (soit 20 à 40 kg/t de déchets primaires) chargées en sels métalliques hydrosolubles, et comportant de ce fait une fraction lixiviable, ce qui interdit leur emploi en France dans les travaux de génie civil, par crainte de contamination des sols, des eaux superficielles et des eaux souterraines (bien qu'en Allemagne, Grande-Bretagne, Danemark ou Suisse, les cendres volantes soient fréquemment associées aux mâchefers pour la réalisation de couches de fondation de chaussées à faible trafic) ;
• les mâchefers et scories extraites des foyers de combustion des ordures ménagères (soit 220 à 270 kg/t de déchets primaires), constitués de débris de verre (30 à 50 % poids brut) de graves (20 à 60 %), de résidus métalliques (10 à 20 %) et d'eau (5 à 20 %), ne contenant aucune cendre nuisible à leur valorisation (sinon, ils sont à éliminer en centre d'enfouissement technique de classe I) (G. Alcayde, Ministère de l'Environnement – Colloque ENPC, décembre 1992).
La valorisation des mâchefers passe désormais par un contrôle de leur composition du fait que, dans la plupart des UIOM, les mâchefers sont mélangés aux cendres volantes (contrôle de Pb, Hg, métaux lourds – en principe inférieurs à 1 % – fraction soluble, imbriqués).
Le suivi chimique et géotechnique des mâchefers produits lors de la campagne d’échantillonnage du Creed montre que ces mâchefers, lorsqu’ils sont générés dans des conditions optimales (bonne combustion des OM, vieillissement, maturation) constituent de bonnes graves de substitution, dont le potentiel polluant reste faible (J. Paris, G. Valentis, K. Wicker, Creed, « Valorisation des mâchefers d’UIOM », JIE 94, septembre 1994).
La société TIRU (Traitement Industriel des Résidus Urbains), qui détient à peu près la moitié du marché de valorisation des résidus d’incinération, fournit un mâchefer déferraillé, assimilable à une grave naturelle bien calibrée, insensible à l’eau après un stockage de trois mois (R. Beaurez, M. Hermann, Entreprise Jean Lefebvre, ET n°140, octobre 1994). En fait, la valorisation en génie civil de ces mâchefers déferraillés et non lixiviables reste liée au recyclage des emballages en acier au travers de l’incinération des ordures ménagères. TIRU SA applique le traitement complémentaire Tirfer à ses mâchefers afin qu’ils fournissent un produit enfournable en sidérurgie. L’installation de transformation des ferrailles mixtes contenant 50 % du mâchefer issu d’UIOM doit proposer un produit acceptable en sidérurgie (teneur en fer supérieure à 92 %, densité 1, taux de Cu, Ni, Cr, Sn inférieurs à 1 %). Compte tenu également de l’implantation des aciéries françaises, six installations du type Tirfer fonctionneront en 1995 : Rolanfer (Thionville), Prefernord (Fretin), Tirfer-Paris (Port de Bonneuil), Patural (Nantes) et Recyclacier (Fos). L’installation parisienne traite environ 50 kt/an de ferrailles brutes, et les mâchefers récupérés représentent le tiers de ce tonnage (investissement de 17,1 MF en francs courants). Le coût total du traitement du mâchefer (séchage, tri, broyage, séparation magnétique par overband) est voisin de 100 F/t HT, soit une incidence de 57 F/t HT sur le coût de la ferraille traitée (B. Gros, Usinor-Sacilor, P. Fourment, Tirfer-TIRU, Congrès « Environnement et Électricité », décembre 1993).
Yprema, première entreprise indépendante d’Île-de-France dans le domaine du recyclage des matériaux pour le BTP, entend créer un centre de traitement des mâchefers d’incinération à Lagny-sur-Marne (77). Étanche, équipé d’un système de dépoussiérage performant, d’un caoutchoutage des trémies et d’un capotage des convoyeurs (pour la réduction du niveau sonore), ce centre pourrait constituer un débouché salvateur pour des productions de « déchets de déchets » qui encombrent les Centres d’Enfouissement Technique (CET).
Le grand Bayer préfère le compactage haute densité d’un mélange savant de cendres d’UIOM avec des fines de concassage de gravats. La presse est l’équipement principal de l’unité pilote de Leverkusen, en Allemagne, qui comprime sous haute pression le mélange en plaques empilables, susceptibles d’être utilisées en travaux publics, ou entreposées en décharge ultime, ce fort compactage réduisant l’encombrement et la lixiviation.
L’armature de vieux polymères
Les déchets de matières plastiques trouvent un débouché dans le renforcement des enrobés bitumineux. L’ajout de déchets plastiques solides lors du malaxage de l’enrobé lui procure des propriétés mécaniques qui le rendent à la fois plus rigide et moins thermosensible. Plusieurs entreprises procèdent à ce renforcement : la SGREG (brai + déchet de PVC en poudre), Cochery (bitume + polyéthylène neuf en poudre), CBC, Sacer… Le procédé présente d’autres qualités : simplicité de préparation, facilité d’emploi, efficacité (0,4 à 1 % de déchets plastiques de câblerie PTT), faible prix. En effet, avec un taux compris entre 0,6 et 0,8 % du poids de l’enrobé, le surcoût fixe observé sur les chantiers réalisés ne dépasse pas 40 à 80 F par tonne d’enrobé mis en place, soit 15 à 25 % de supplément par rapport à un enrobé bitumineux à 300 F/t (gisement de déchets plastiques utilisables : 500 kt/an, barème 1992 : 500 à 1 400 F/t) (M. Bense, CETE de l’Est, Colloque ENPC, décembre 1992).
Un bon débouché des poudrettes réside dans la confection des revêtements de sols industriels, de sols sportifs ainsi que des passages publics et des membranes anti-fissures à usage routier. Le PUNR est un matériau anti-vibratoire de ce type « Tapis-pneu » utilisé par la RATP et la SNCF, et anti-sonore « mur antibruit ». C’est aussi un bon matériau de génie civil intégré pour la consolidation des sols à d’autres matériaux pour la réalisation d’ouvrages de soutènement, d’absorbeurs d’énergie (du type paravalanches), de remblais légers, et de raidisseurs de pentes comme le « Pneusol » (N. Thanh Long, J.-C. Valeux, LCPC – « Le Pneusol léger » Rapport LCPC, novembre 1989). Malgré les difficultés financières de CIMP, principal équipementier français, Recam, près d’Orléans, et Valtec, en Isère, se situent sur ce marché en cours de maturation.
Construire, à l’aide de déchets, des bâtiments et des routes, des ouvrages d’art et des chaussées, représente sans doute l’une des plus belles conquêtes de l’industrie du recyclage des matériaux usagés. Certains vont se lamenter : mais où allons-nous avec notre planète à déchets ?… « Il est puéril de se demander où vont les choses et les mondes. Ils ne vont nulle part et ils sont arrivés » (Maurice Maeterlinck).
