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RECORD RECORD 08-0231/1A Valorisation énergétique des déchets de biomasse d’ori

RECORD RECORD 08-0231/1A Valorisation énergétique des déchets de biomasse d’origine végétale juin 2010 www.record-net.org ETUDE N° 08-0231/1A VALORISATION ENERGETIQUE DES DECHETS DE BIOMASSE D'ORIGINE VEGETALE RAPPORT FINAL juin 2010 G. PREVOT - ENVALYS Etude RECORD n°08-0231/1A Créée en 1989 à l’initiative du Ministère en charge de l’Environnement, l’association RECORD – REseau COopératif de Recherche sur les Déchets et l’Environnement – est le fruit d’une triple coopération entre industriels, pouvoirs publics et chercheurs. L’objectif principal de RECORD est le financement et la réalisation d’études et de recherches dans le domaine des déchets et des pollutions industrielles. Les membres de ce réseau (groupes industriels et organismes publics) définissent collégialement des programmes d’études et de recherche adaptés à leurs besoins. Ces programmes sont ensuite confiés à des laboratoires publics ou privés. Avertissement : Les rapports ont été établis au vu des données scientifiques et techniques et d'un cadre réglementaire et normatif en vigueur à la date de l'édition des documents. Ces documents comprennent des propositions ou des recommandations qui n'engagent que leurs auteurs. Sauf mention contraire, ils n'ont pas vocation à représenter l'avis des membres de RECORD. 9 Pour toute reprise d’informations contenues dans ce document, l’utilisateur aura l’obligation de citer le rapport sous la référence : RECORD, Valorisation énergétique des déchets de biomasse d'origine végétale, 2010, 123 p, n°08-0231/1A. 9 Ces travaux ont reçu le soutien de l’ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie) www.ademe.fr © RECORD, 2010 Etude RECORD n°08-0231/1A 3 RESUME Ce document est constitué de 2 parties. La première récapitule les disponibilités en déchets d’origine végétale en France, en plaçant la notion de déchet dans son contexte économique et réglementaire et en identifiant les principales conditions de mise à disposition de ces ressources (dont la majeure partie n’est pas un déchet fatal, inutilisé, dont on chercherait à se débarrasser). La deuxième partie résume les conditions d’utilisation de 6 technologies principales de production d’énergie1. Les contraintes logistiques de mise à disposition des différentes ressources et des procédés intermédiaires de préparation pour mieux les adapter aux technologies sont sommairement décrites. Ce document couvre donc l’ensemble de la problématique de valorisation des déchets d’origine végétale en France depuis la génération du produit jusqu’à la production d’énergie. L’envergure du sujet traité est considérable car il fait appel à des compétences dispersées dans des activités différentes (forestiers, agriculteurs, industrie du bois, industrie agroalimentaire, valorisation de déchet, etc.) et des métiers différents (marketing amont de matière première et de produits industriels, conception et exploitation de systèmes logistiques, conception et exploitation d’unités de production d’énergie). La contrepartie de l’envergure du sujet est le niveau de généralité. L’objectif a été le repérage des principaux enjeux dans tous les domaines couverts, sans majorer l’un au détriment d’un autre, pour éviter de reproduire les cas trop fréquents d’installations qui ne répondent pas aux objectifs environnementaux et économiques recherchés parce que l’importance d’un paramètre du système dont elles font partie a échappé aux concepteurs du système. La quantification d’un disponible n’a de sens qu’en regard d’une stratégie pour rendre ces volume disponibles. Compte tenu des hypothèses prises dans le rapport les évaluations sont les suivantes : Les déchets non dangereux (6 types sont distingués) s’élèvent à 2 millions de tonnes dont la moitié peut être visée par une stratégie spécifique pour l’énergie avec une espérance de réussite de 40 %. Ils peuvent être faiblement contaminés par des produits qui ne sont pas d’origine végétale Les déchets dangereux (4 types sont distingués) s’élèvent à 2,5 millions de tonnes dont la totalité peut être visée par une stratégie spécifique pour l’énergie avec une espérance de réussite de 40 %. Ils sont contaminés par des produits dangereux qui les rendent dangereux. La très grande majorité des déchets d’origine végétale (12 types sont distingués) est constituée intégralement de matière végétale brute qui peut être assimilée à un combustible. Une stratégie spécifique pour l’énergie peut viser environ 60 millions de tonnes avec un objectif réaliste de valorisation de l’ordre de 20 millions de tonnes. Pour concevoir un système de production d’énergie à partir de déchets d’origine végétale, il est indispensable d’inclure dans les limites du système les activités qui produisent les déchets (une segmentation fine sera souvent nécessaire) et les caractéristiques de la demande spécifique en énergie à satisfaire. Il est recommandé d’utiliser les critères de qualification de la ressource suivant : catégories réglementaires à justifier dans chaque cas, caractéristiques physico-chimiques, volume minimum de livraison annuel espéré, conditions de la collecte et la forme physique du déchet. Les 5 technologies envisagées sont : les grandes installations de production d’électricité en co-combustion avec des énergies fossiles, les installations de cogénération de taille moyenne ou petites, les installations de production de chaleur pour les collectivités, la gazéification et la méthanisation. Les principaux critères de différentiation de ces technologies sont les suivants : l’effet de taille, le flexibilité recherchée au regard des volumes de déchets attendus. Deux opérations intermédiaires de transformation des déchets en combustible sont envisageables : la pyrolyse et la thermolyse. Enfin chaque système comprendra une organisation logistique spécifique composée des opérations suivantes : collecte, transport, séchage éventuel, broyage éventuel. Cette organisation nécessitera une segmentation suffisamment fin des gisements de déchets pour une adaptation optimale. Mots clés : biomasse, déchets, végétal, énergie 1 En excluant la production de biocarburant Etude RECORD n°08-0231/1A SUMMARY This report covers the whole problematic of energy production from biomass residues in France except the production of biofuels. It is made of two parts. The first one gives an overview of the availability of residual biomass resources, The concept of residue (or waste) is placed in its economical and regulatory context (the major part of the resource cannot be considered as waste without any further potential use). The conditions of availability of the resource for each market segment are identified. The second part describes the conditions for the use of 5 different conversion options of these residues into energy. The logistics constraints for the procurement of the fuel and the intermediate operations to prepare it are briefly summarised. The objective was the identification of key issues in all relevant aspects, without giving too much emphasis to one of them at the expense of another one in order to avoid duplicating the frequent cases of facilities that do not meet environmental and economic targets because the designers of the system have not paid enough attention to a parameter of the system. KEY WORDS : waste-to-energy, residues, biomass Etude RECORD n°08-0231/1A 4 Principaux résultats obtenus 1. EVALUATION DES GISEMENTS DE DECHETS Conclusions générales Les déchets d’origine végétale constituent un gisement très important d’énergie potentielle, sans commune mesure avec l’utilisation énergétique qui en est faite actuellement. Cependant ils sont actuellement utilisés en grande partie (alimentation animale, recyclage matériau et pour une petite partie énergie). La substitution à ces utilisations, même si la capacité de paiement de l’énergie la rend possible au détriment des autres utilisations actuelles, n’est pas recommandable pour des raisons environnementales et de valeur ajoutée. Il existe cependant une possibilité d’augmenter sensiblement la production d’énergie d’origine végétale en : • améliorant la collecte et le tri des déchets qui partent de manière indifférenciée en décharge (déchets de chantier essentiellement) • diminuant le retour direct au sol (déchets de l’agriculture essentiellement) • participant à l’augmentation de la mise en valeur des ressources naturelles (sylviculture essentiellement) • Développant des procédés de traitement des déchets dangereux La quantification d’un disponible n’a de sens qu’en regard d’une stratégie pour rendre ces volume disponibles. La mesure du gisement théorique est cependant assez imprécise pour les raisons suivantes : • les processus de production sont assez variables, • la conjoncture économique joue sur plusieurs paramètres déterminant de la branche industrielle concernée ; leurs effets se multiplient sur la génération des déchets • ils sont définis de manière différente dans les différents inventaires • le flux de production peuvent être minorés par des coefficients –dires d’experts rarement justifiés– censés reflétés la disponibilité. La répartition au niveau régional est encore plus incertaine car la mesure des gisements ne peut pas s’appuyer sur des informations régionales trop rarement collectées ; elle résulte de l’application de facteurs macroéconomiques supposés jouer de manière proportionnelle, sans que les biais puissent être évalués. Les déchets non dangereux s’élèvent à 2 millions de tonnes dont la moitié peut être visée par une stratégie spécifique pour l’énergie avec une espérance de réussite de 40 %. Ils peuvent être faiblement contaminés par des produits qui ne sont pas d’origine végétale Les déchets dangereux s’élèvent à 2,5 millions de tonnes dont la totalité peut être visée par une stratégie spécifique pour l’énergie avec une espérance de réussite de 40 %. Ils sont contaminés par des produits dangereux qui les rendent dangereux. La très grande majorité des déchets d’origine végétale est constituée intégralement de matière végétale brute qui peut être assimilée à un combustible. Une stratégie spécifique pour l’énergie peut viser environ 60 millions de tonnes avec un objectif réaliste de valorisation de l’ordre de 20 millions de tonnes. Etude RECORD n°08-0231/1A 5 Les facteurs de disponibilité hiérarchisent uploads/Industriel/ rapport-record08-0231-1a.pdf