L’incinération : le pouvoir calorifique des ordures

Le 06/08/2010

L’incinération ne constitue pas seulement une solution pour se débarrasser des déchets. Elle est aussi génératrice d’énergie. Qu’ils soient issus des ménages, de l’industrie ou de l’agriculture, de nombreux déchets se transforment en chaleur ou en électricité.

En route vers l’usine

En Europe, chaque personne produit en moyenne un kilo d’ordures ménagères par jour. C’est deux fois moins qu’un Américain, mais beaucoup plus qu’un habitant d’un pays
en voie de développement.

En dehors de toute opération de recyclage, environ 70 % de nos déchets sont combustibles (papiers, cartons, déchets putrescibles, textiles, plastiques…). L’incinération des ordures se révèle d’abord un moyen d’en éliminer une bonne partie : 90 % du volume initial part en fumée. Il s’agit d’un progrès en termes sanitaires par rapport aux immenses décharges d’autrefois. En France, la mise en décharge directe de déchets valorisables est interdite depuis juillet 2002. Mais l’incinération est aussi le moyen de produire de l’énergie à partir des déchets.

Une usine d’incinération comporte un four et une chambre de postcombustion. Dans le four,
les déchets subissent une décomposition par la chaleur (pyrolyse) qui produit des
gaz combustibles. Ceux-ci sont brûlés à 800-900 °C dans la chambre de postcombustion. L’énergie est récupérée à la sortie du four, dans les fumées, grâce à un échangeur
de chaleur dans lequel circule de l’eau ou de la vapeur surchauffée.

Il faut 5 à 7 tonnes de déchets pour obtenir l’équivalent d’une tonne de fioul.
À titre d’exemple, l’énergie produite dans les trois centres d'incinération du Syndicat de traitement des déchets ménagers de l’agglomération parisienne (Syctom) chauffe 300 000 équivalents-logement chaque année.

En exploitant son potentiel de récupération d’énergie des déchets, l’Europe pourrait alimenter 17 millions de ménages en électricité et 24 millions en chauffage.
Le Danemark est aujourd’hui le champion d’Europe de la production l’électricité et de chaleur
par habitant de la catégorie. Trente usines du royaume consomment 3,5 millions de tonnes
de déchets par an pour produire 5 % des besoins domestiques en électricité et 20 % de la chaleur.

L’Afrique se met également à la production d’électricité à partir de déchets ménagers.
En 2010, la première unité de production d’énergie électrique à base de déchets domestiques africaine a été lancée à Ifrane (Maroc). Le chantier devrait durer 24 mois.

Quel rendement énergétique après incinération ?

Deux types d’énergie sont produits dans une usine d’incinération : de la chaleur et de l’électricité.

Chacune obéit à un mode de production propre et leurs rendements se révèlent inégaux.

   •    La production de chaleur. Pour cela de l’eau, chauffée par la combustion des déchets, suffit. Le rendement se révèle alors très bon : 70 à 80 % de la chaleur de combustion sont récupérés après incinération, soit environ 1 500 kilowatts/heure thermiques par tonne d’ordures.


Un problème demeure après avoir produit cette chaleur : il faut lui trouver une utilisation
dans les environs de l’usine d’incinération. En hiver, les besoins en chauffage règlent
le problème. Mais en été, il devient plus difficile de trouver preneur de chaleur, même avec
la demande de certains industriels. Au total, le rendement énergétique sur l’année
se révèle inférieur au rendement théorique moyen, estimé à 75 % ;

   •    la production d'électricité. L’échangeur doit contenir de la vapeur à la plus haute
pression possible. Cette vapeur est dirigée vers une turbine qui entraîne un générateur électrique. L’électricité produite peut être apportée au réseau électrique toute l’année. Le rendement énergétique est de l’ordre de 20 à 25 % (300 à 400 kilowatts-heure).

On estime qu’en valorisant à 50 % tous les déchets ménagers en France, on obtiendrait
environ 1 % de la consommation d’énergie du pays. Cette solution est donc très loin
de satisfaire les besoins.

De plus, les fumées d’incinération des déchets sont très toxiques. Il convient donc
de les filtrer et de les neutraliser (en raison de leur acidité) avant rejet dans l’atmosphère des gaz qui en sont issus. Les normes de pollution atmosphérique des usines d’incinération sont particulièrement sévères.

Les déchets non ménagers aussi valorisables

À côté des ménages, de nombreux secteurs d’activité produisent des déchets susceptibles d’être valorisés par incinération.

   •    Les déchets industriels spéciaux

Il s’agit des résidus d’hydrocarbures, goudrons, solvants usagés et autres boues de peinture produits par l’industrie. Ils peuvent être transformés, dans des centres d’incinération spéciaux, en chaleur ou en électricité comme les déchets ménagers. On peut aussi les brûler dans les cimenteries, très gourmandes en énergie.

   •    Les déchets agricoles

Comme les précédents, ils produisent chaleur ou électricité par incinération.

Les déchets agricoles sont principalement la paille du blé, du maïs et du riz, les trois céréales
les plus cultivées au monde. On peut obtenir 2 à 6 tonnes de paille à l’hectare. Le potentiel énergétique de la paille est de 16 mégawatts-heure/hectare. Trois kilos de paille sont l’équivalent énergétique d’un litre de fioul.

Mais la paille a un gros inconvénient : elle occupe un grand volume, 4 à 8 fois plus de place
que le bois, à valeur énergétique égale. C’est donc un combustible qui coûte cher à transporter
et à stocker.

De plus, il faut laisser de la paille dans les champs pour ne pas trop appauvrir les sols.
En la remplaçant par des engrais, tout le bénéfice énergétique de l’opération pourrait en effet
se perdre.

  •   Les déchets agro-industriels

Ils proviennent surtout des sucreries et des huileries. Au Sénégal, quasiment
10 % de la production d’électricité se fait à partir de résidus de canne à sucre
ou d’arachide. En Asie du Sud-Est, on brûle les coques des noix de coco
et des noix de palme dont on a extrait l’huile.

Dans les usines de pâte à papier, on brûle les "liqueurs noires", résidus du traitement du bois après extraction de la cellulose, substance organique constituant la membrane des végétaux. Cela permet de couvrir les besoins en vapeur et en électricité de ces usines, et même un peu au-delà.