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Publication : le 19 juin 2024
Contributrices : Alice Gomstyn, Alexandra Jonker

Qu’est-ce que la valorisation énergétique ?

La valorisation énergétique (« waste-to-energy » ou WtE) fait référence aux technologies de traitement des déchets qui convertissent les déchets en énergie en utilisant la chaleur, le plus souvent par incinération. La valorisation énergétique est considérée comme une méthode de gestion contrôlée des déchets, tout comme la mise en décharge et le recyclage.

L’incinération des déchets ménagers (« municipal solid waste » ou MSW) pour produire de l’électricité est la méthode la plus courante de valorisation énergétique des déchets. Au niveau mondial, environ 13 % des déchets ménagers sont utilisés comme matière première dans les installations de valorisation énergétique des déchets.1 Les déchets ménagers comprennent les déchets solides tels que les déchets alimentaires, les emballages de produits, les vêtements, les meubles et les tontes de gazon provenant de sources résidentielles, commerciales et d’État.

La valorisation énergétique peut être l’une des nombreuses solutions au problème croissant des déchets dans le monde, car elle permet de réduire le volume de déchets envoyés en décharge. Elle peut également produire moins d’émissions de gaz à effet de serre (GES) que les autres méthodes de gestion des déchets.

La valorisation énergétique est une alternative à la production d’énergie basée sur les combustibles fossiles, mais ce n’est pas une source d’énergie renouvelable, car ce n’est pas une ressource naturelle ou infinie comme le vent ou le soleil. La valorisation énergétique n’est pas non plus une source d’énergie totalement propre, car l’incinération des déchets et les processus de transport sont à l’origine d’émissions de carbone et d’autres particules en suspension dans l’air.

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Comment fonctionne la valorisation énergétique ?

La plupart des grandes installations de valorisation énergétique génèrent de l’énergie à partir de déchets en utilisant une méthode d’incinération contrôlée. Le processus suit généralement les étapes suivantes :

  1. Les déchets sont transportés vers l’usine de valorisation énergétique, où tous les matériaux recyclables sont retirés.
  2. Une grue mélange les déchets et les transfère vers la chambre de combustion.
  3. Les déchets sont brûlés à haute température, entre 850 et 1 450 °C.2
  4. La chaleur qui en résulte transforme l’eau (généralement dans des tuyaux verticaux à l’intérieur de la chambre) en vapeur.
  5. La pression de la vapeur fait tourner les pales d’un générateur et produit de l’électricité.

Les différents types de déchets ont des valeurs calorifiques (ou contenus énergétiques) différents lorsqu’ils sont brûlés. Les déchets à haut pouvoir calorifique, tels que les plastiques, produisent plus de chaleur et génèrent la plus grande quantité d’énergie. Les déchets organiques, tels que les sols, ont une faible valeur énergétique.

Technologies de valorisation énergétique

L’incinération, c’est-à-dire la combustion directe des déchets à haute température, est la technologie de valorisation énergétique la plus courante et la plus viable sur le plan commercial. Cependant, il existe d’autres méthodes de récupération d’énergie qui utilisent les déchets, par exemple :

Digestion anaérobie (« anaerobic digestion » ou AD)

Outre le compostage, la digestion anaérobie est un processus contrôlé, dépourvu d’oxygène, qui encourage la décomposition des déchets solides organiques à l’aide de micro-organismes. Bien qu’elle puisse se produire naturellement, la digestion anaérobie est également utilisée dans les environnements résidentiels ou industriels pour produire un carburant appelé biogaz. Le biogaz, composé principalement de méthane et de dioxyde de carbone, est considéré comme une source d’énergie renouvelable.

Pyrolyse

En tant que traitement thermochimique, la pyrolyse expose les déchets organiques à des températures élevées sans présence d’oxygène. Ce processus amorce la décomposition et la désintégration du matériau. Les sous-produits sont généralement du charbon riche en carbone (biochar) et des gaz combustibles. Certains de ces gaz peuvent ensuite être condensés en un liquide combustible appelé bio-huile ou bio-brut.

Récupération du gaz de décharge (« landfill gas recovery » ou LFG)

La décomposition des matières organiques dans les décharges crée un sous-produit naturel appelé gaz de décharge. Le gaz de décharge est constitué de méthane, de dioxyde de carbone et d’un faible pourcentage de composés non méthaniques. Il peut être collecté, traité et utilisé comme carburant pour les usages industriels, les véhicules et plus encore. La récupération du gaz de décharge est une méthode qui permet de réduire les émissions de méthane des décharges.

Gazéification

La gazéification est également un traitement thermochimique qui convertit les déchets organiques (biomasse) en gaz combustible en utilisant des températures élevées et une quantité contrôlée d’oxygène, de vapeur ou les deux. Le résultat est un gaz naturel combustible appelé gaz de synthèse ou gaz de production utilisé pour fabriquer de l’ammoniac et de l’alcool méthylique (méthanol). Il peut également remplacer l’essence et servir ainsi d’alternative aux biocarburants.

Qu’advient-il des déchets produits lors de l’incinération utilisée dans le cadre de la valorisation énergétique ?

Les usines de valorisation énergétique qui incinèrent les déchets ménagers produisent deux types de cendre : la cendre volante et la cendre résiduelle.

Cendres volantes

Les cendres volantes, ou résidus de la lutte contre la pollution de l’air (« air pollution control » ou APC), sont constituées des particules dangereuses et fines éliminées des gaz de combustion d’une usine de valorisation énergétique, les fumées produites par l’incinération. Les cendres volantes font généralement l’objet d’un traitement pour réduire leurs impacts négatifs sur l’environnement, qui prennent la forme d’une pollution de l’air et de l’eau des écosystèmes à proximité. Bien que des efforts soient déployés pour recycler et réutiliser les cendres volantes, elles sont généralement envoyées dans des décharges pour déchets dangereux.

Cendres résiduelles

Les cendres résiduelles, cendres résiduelles d’incinérateur (« incinerator bottom ash » ou IBA), sont toutes les cendres restantes qui ne sont pas des cendres volantes. Elles se composent principalement de silice, de calcium, d’oxyde de fer et d’oxyde d’aluminium. De grands aimants peuvent retirer certains de ces matériaux pour les recycler et les réutiliser. Par exemple, les entreprises de construction peuvent utiliser de la cendre pour fabriquer du béton ou du remblai en vrac. Le reste est envoyé aux décharges.

La production de cendre par les usines de valorisation énergétique est nettement inférieure aux déchets qui y sont acheminés. Elle varie de 15 à 25 % en poids et de 5 à 15 % en volume de précombustion des déchets.3

Avantages de la valorisation énergétique

La valorisation énergétique présente de nombreux avantages par rapport aux systèmes traditionnels de gestion des déchets :

Réduction du volume des déchets

Chaque année, le monde crée plus de deux milliards de tonnes de déchets ménagers, chiffre qui devrait augmenter de 56 % d’ici 2025.1 L’augmentation du volume de déchets et la pollution qui y est associée sont intrinsèquement liées au changement climatique. Bien que le meilleur moyen de réduire les déchets est d’en produire moins, la valorisation énergétique propose une solution provisoire : les usines de valorisation énergétique réduisent le volume de déchets d’environ 87 %.4

Plus propre que les décharges

Les usines de valorisation énergétique émettent moins de gaz à effet de serre et de polluants que les décharges et l’incinération ouverte des déchets, car ces processus sont nettement plus contrôlés et surveillés. La plupart des usines modernes de valorisation énergétique sont soumises à des normes strictes d’émissions pour tous les polluants, y compris les métaux lourds et les dioxines.

Récupération des ressources

Les procédés de valorisation énergétique offrent une meilleure opportunité de récupération des ressources que la mise en décharge, en particulier pour les métaux laissés après l’incinération. Ils s’alignent sur les principes de l’économie circulaire, qui se focalisent sur le stockage des matériaux dans un système en boucle fermée et la réduction des déchets.

Les défis de la valorisation énergétique

Les systèmes de valorisation énergétique font l’objet d’un examen minutieux de la part des défenseurs de l’environnement, car ils ne découragent pas la production de déchets et n’encouragent pas la circularité. La valorisation énergétique est souvent considérée comme étant à mi-chemin entre la circularité et l’utilisation linéaire des ressources. Bien que les métaux puissent être extraits et recyclés ou réutilisés, il est préférable de recycler les matériaux, en particulier le plastique et le papier, qui ne peuvent pas être extraits après l’incinération.

La valorisation énergétique nécessite également une élimination des déchets à grande échelle et des systèmes de gestion des déchets solides pour fonctionner à une échelle commerciale. De telles exigences placent cette solution en grande partie hors de portée des quelque 2,7 milliards de personnes dans le monde qui ne disposent toujours pas d’un système de collecte des déchets.1

Où utilise-t-on la valorisation énergétique ?

Les centrales de valorisation énergétique sont courantes dans les zones densément peuplées et de superficie limitée, comme le Japon et les pays européens tels que le Danemark, la Suède, l’Allemagne et la France. En Europe occidentale, la technologie de valorisation énergétique est la principale méthode de gestion des déchets ménagers, environ 40 millions de tonnes étant traitées chaque année. La valorisation énergétique des déchets devrait encore se développer dans cette région en raison de l’accord conclu en 2023 par l’UE et le Royaume-Uni pour inclure la valorisation énergétique des déchets dans les systèmes d’échange de quotas d’émission.1 La valorisation énergétique a connu une croissance plus lente aux États-Unis, où l’abondance de terres et la baisse des coûts ont rendu la mise en décharge plus attrayante.

Au Moyen-Orient, Dubaï abrite la plus grande installation de valorisation énergétique des déchets. Exploitée par la Warsan Waste Management Company, la centrale électrique doit utiliser 1,9 million de tonnes métriques de déchets chaque année, soit environ 45 % des déchets totaux de Dubaï. Le projet doit générer 200 mégawatts d’électricité par jour, soit suffisamment pour alimenter 135 000 foyers.5

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Notes de bas de page

Tous les liens sont externes au site ibm.com

1 « Global Waste Management Outlook 2024 », Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE), le 28 février 2024.

2 « Waste Incineration and Informal Livelihoods: A Technical Guide on Waste-to-Energy Initiatives », Jeroen IJgosse, Women in Informal Employment: Globalizing and Organizing (WIEGO), août 2019.

3 « Energy Recovery from the Combustion of Municipal Solid Waste (MSW) », United States Environmental Protection Agency (EPA), le 30 janvier 2024.

4 « Biomass explained », Agence américaine d’information sur l’énergie (« Energy Information Administration » ou EIA), le 21 décembre 2023.

5 « DWMC Company Profile », Warsan Waste Management Company, mai 2023.