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10 juin 1999 : Les nouvelles techniques de recyclage et de valorisation des déchets ménagers et des déchets industriels banals ( rapport de l'opecst )

 

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C. L'ACIER



 
 
 

Données de base

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Marché

 

Importance dans les ordures ménagères

 

Cadre juridique

 

Traitement Utilisations

 
 

 Production d'acier : 18 millions de tonnes


 

 dont 500.000 tonnes d'emballages acier ménagers


 

 Loi n° 75-633 du 15 juillet 1975 relative à l'élimination des déchets et à la récupération des matériaux

 Décret du 1er avril 1992 sur les emballages ménagers

 Décret du 13 juillet 1994 sur les emballages industriels et commerciaux

 

 Toutes utilisations de l'acier


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Situation

L'acier est un alliage de fer et de carbone auquel on ajoute d'autres éléments dans des proportions variables pour parvenir aux caractéristiques souhaitées.

L'acier a été à la base du développement industriel. L'acier, matériau de l'armement, de la construction (les 7.500 tonnes de fer de la Tour Eiffel), des transports (trains, automobiles), a opéré sa révolution technologique pour être aujourd'hui présent dans presque tous les secteurs de l'activité économique (depuis les poutrelles et les armatures de béton armé, jusqu'aux aiguilles et aux prothèses de hanche), et se trouve au coeur de la vie quotidienne (boites, conserves...). C'est principalement à ce titre qu'il se retrouve dans les ordures ménagères. L'acier est aussi le premier matériaux à avoir été récupéré, à la fois parce qu'il est facile à collecter, et parce qu'il est facile à réutiliser.

a) Le gisement

Il existe trois grands gisements d'acier.

 Le gisement professionnel qui est lié soit à la sidérurgie (chutes d'acier ou de fonte des sidérurgistes111(*), dites aussi " ferrailles internes "), soit aux fabrications elles-mêmes (chutes d'acier des usines de transformation, dites aussi " ferrailles neuves "), les produits en fin de vie (matériel électrique, épaves de navires, automobiles -l'acier automobile représente toujours entre le quart et le tiers du montant des ferrailles collectées-), emballages industriels (fûts, bidons qui servent à emballer les produits industriels liquides...).

 Le gisement ménager, avec d'une part les " monstres " qu'on retrouve dans les déchetteries, les décharges, voire les décharges sauvages -c'est-à-dire les vieux équipements ménagers " blancs ", réfrigérateurs, lave-linge...), et d'autre part les emballages ménagers. L'acier est utilisé pour trois types d'emballages :

 la " boite boisson ", ou " canette " : 4 milliards de boites sont fabriquées et consommées en France (24 milliards en Europe, 150 milliards dans le monde). Les trois quarts des " boites boisson " consommées en France sont en acier ;

 les conserves ou boites " oppertisées ". Les quatre cinquièmes des conserves sont en acier ;

 les boites à spécialités, destinées aux autres produits ménagers (aérosols, peintures...).

Ces aciers, autrefois connus sous le nom de " fer blanc ", sont regroupés sous la sigle des aciers pour emballages (APE). Ce sont des aciers plats de faible épaisseur (0,24 mm) recouverts d'étain et vernis.

Malgré une progression du plastique, la domination de l'acier dans le marché des emballages et, en particulier, des emballages alimentaires, est incontestable. L'acier représente les trois quarts des emballages alimentaires, loin devant le verre (11 %), l'aluminium (8 %), le carton (5 %), le plastique (1 %). L'acier est utilisé à plus de 85 % dans les plats cuisinés, à 94 % dans les conserves pour animaux. La diminution du poids112(*), les développements techniques (ouvertures faciles, vernissage, traitements de surface, apparition de boîtiers deux pièces...) ont permis de " mordre " sur les autres matériaux, notamment l'aluminium, beaucoup plus onéreux.

Mille tonnes d'acier permettent de fabriquer 13 millions d'emballages. Les emballages acier rejetés représentent plus de 6 milliards d'unités, soit 500.000 tonnes.

Les temps de récupération sont évidemment variables selon les produits : un an pour une " boite boisson ", dix ans pour une voiture, de trente à cent cinquante ans pour un pont ou un bâtiment.

b) La récupération

A l'exception de la mise en décharge, tous les modes de traitement des déchets permettent de récupérer l'acier, grâce au caractère magnétique du matériau qui lui permet d'être attiré par un aimant.

 La récupération d'acier à l'issue d'incinération

En sortie d'incinération à 800°, le résidu solide contient tous les métaux incombustibles présents dans les ordures ménagères. L'acier représente de 1 à 2 % de la charge enfournée et 10 % du mâchefer. Le mâchefer est mis sur une bande transporteuse, au bout de laquelle se trouve un dispositif de tri magnétique qui permet de sélectionner (par tri positif), des produits dont la teneur en fer est supérieure à 50/60 %. Ce tri peut être effectué, soit en sortie d'incinération, soit en centre de traitement des mâchefers. Ce produit n'est pas suffisamment riche en fer pour être considéré comme une ferraille. Il est important de séparer convenablement les résidus pour améliorer la concentration en fer dans la ferraille finale. Cette concentration est obtenue par broyage dans un broyeur à marteaux, suivi d'un nouveau tri magnétique. Depuis quelques années, le broyage a lieu après séchage, afin que le mâchefer adhérant à la ferraille grossière tombe en poussière. Ces tris successifs permettent d'obtenir des ferrailles à plus de 90 % de fer. Les ferrailles sont ainsi nettoyées, broyées, densifiées par tris magnétiques successifs. Ce mode de tri fournit 87 % de l'acier récupéré.

Les autres modes de collecte permettent également de récupérer l'acier, en utilisant le même principe du tri positif. Dans le compostage, l'acier est récupéré après broyage dans un " trommel " et sélectionné par tri magnétique. Dans la collecte sélective, les emballages sont mis en " balles " après sélection par tri magnétique sur la ligne de triage. On observera que seule la mise en décharge ne permet pas la reprise de l'acier.

L'acier récupéré doit répondre à des exigences de qualité fixées par un " Référentiel européen des ferrailles ", sorte de catalogue des ferrailles réparties en vingt catégories selon leur origine et leurs caractéristiques, et les prescriptions techniques minimum (PTM) dans le cadre des contrats d'Éco-Emballages. Ces caractéristiques portent notamment sur la teneur minimum en fer et les teneur maximum en autres métaux (70 millièmes d'étain, 500 millièmes de cuivre...).

Ces normes sont vérifiées à partir d'échantillons, soit par fusion qui permet de vérifier la composition précise de tous les éléments, soit par la méthode dite " BSL " (broyage, séparation, lavage) qui permet de mesurer la teneur d'une ferraille en éléments magnétiques.

Les PTM sont différentes selon les modes de collecte. Les prix de reprise font l'objet de négociations entre les fabricants ou collecteurs de matériaux, les repreneurs et Éco-Emballages.


Conditions de reprise de l'acier1

Collecte

Mâchefer issu d'incinération

Collecte sélective

Conditionnement

Vrac

Vrac

Balles 300 kg

Paquets (après presse)

Teneur en fer2

55 %

60 %

90 %

90 %

Humidité3

6 %

6 %

10 %

10 %

Densité

0,3

0,3

0,3

1,2

Prix de reprise/tonne

0 F

50 F

50 F

200 F

Soutien direct d'Éco-Emballages

75 F

75 F

300 F

300 F

1 Tarifs 1997

2 La teneur en fer est obtenue après broyage à 15 mm est égale au poids des broyats magnétiques lavés divisé par le poids total du broyage.

3 Le % d'humidité est obtenu par la différence entre le poids des ferrailles avant et après étuvage de 24 heures à 105°, divisé par le poids des ferrailles brutes.

Source : Le recyclage de l'acier dans les emballages ménagers, Dominique Aufauvre, Traitement OPECST

En 1995, la collecte des ferrailles, toutes catégories confondues, a représenté environ 10 millions de tonnes, dont 9 millions ont été utilisées en France. La répartition s'établit comme suit :


Collecte de ferraille (1993)

 

Total

%

 Chutes de production

1,7 MT

16,6 %

 Chutes neuves de transformation

2,3 MT

22,5 %

 Collecte de produits usagés

6 MT

59 %

 Emballages domestiques

0,2 MT

1,9 %

Total

10,2 MT

100 %

Source : Généralités sur les aciers, ferrailles de collecte, Bernard Gros, Traitement OPECST

En France, la récupération ne porte toutefois que sur les deux tiers du gisement, contre les trois quarts dans l'Union européenne113(*).

Concernant l'acier issu des ordures ménagères, la répartition par mode de collecte s'établit comme suit :


 

Acier issu d'incinération avec récupération de chaleur

66 %

 
 
 
 

Acier issu d'incinération sans récupération de chaleur

21 %

 
 
 
 

Acier issu de compostage

70%

 
 
 
 

Acier issu de déchetteries

3 %

 
 
 
 

Acier issu de collecte sélective

3 %

 
 
 
 

Total

100 %

c) La valorisation

L'acier peut être fabriqué presque indifféremment à partir de minerai de fer, dans des aciéries dites " de conversion " (ou convertisseurs à oxygène qui produisent de la fonte), ou à partir des ferrailles récupérées, dans des aciéries électriques. En effet, l'acier est recyclable à l'infini. D'ailleurs, 40 % de la production d'acier en France provient du recyclage de ferrailles récupérées. Les ferrailles sont fondues dans un four électrique, cuve garnie de réfractaires dans laquelle sont plongées des électrodes. La chaleur dégagée par les arcs électriques (1.600°) fait fondre la ferraille. L'acier liquide est récupéré à la sortie du four, et utilisé dans les mêmes conditions que l'acier produit à partir de minerai.

La fabrication initiale à partir de minerai de fer se fait dans des convertisseurs à oxygène qui produisent de la fonte. Aujourd'hui, même dans cette famille, on ajoute une partie de ferrailles. En revanche, la filière électrique est uniquement réservée aux ferrailles.

Les opérations principales de la fabrication de l'acier sont les suivantes :

Ferraille + oxygène en four électrique  acier liquide + adjonction de composants pour parvenir aux caractéristiques souhaitées114(*) acier liquide ajusté (1600°)  coulé en lingots ou en barres  laminage à chaud (800°/1200°)  tôle de 1,2 à 5 mm d'épaisseur  laminage à froid par étirement et écrasement pour mettre l'acier à l'épaisseur voulue (jusqu'à 0,09 mm)   nouvelle cuisson pour brillant, vernissage...  fabrication du demi-produit, prêt à utilisation.

Sauf exception (pour certains emballages), les aciers plats au carbone de haute pureté utilisés pour l'automobile, l'acier issu de minerai et l'acier issu de ferrailles sont utilisés indifféremment.

50 % de la production sidérurgique de l'Union européenne, 40 % de la production française sont réalisées à partir d'acier recyclé.

L'acier recyclé représente néanmoins des avantages et des économies substantielles : chaque tonne d'acier recyclé représente une économie de 1,5 tonne de minerai de fer, 0,5 tonne de coke, et utilise 40 % d'eau (pour le lavage des fumées) par rapport à l'acier issu de minerai.

La filière " électrique " demande trois fois moins d'énergie que la filière " fonte ", puisqu'il faut 0,218 tonne d'équivalent pétrole pour produire une tonne d'acier à partir de ferrailles, contre 0,592 tonne par la voie à partir du minerai.

2. Perpectives

La filière acier a atteint sa maturité. Quelque progrès sont néanmoins attendus dans deux domaines différents.

a) Le travail sur la filière en général

 La création de filières spécifiques sur certains secteurs gros utilisateurs, notamment l'automobile. Malgré les progrès des autres matériaux (aluminium, plastique...), l'acier représente toujours les deux tiers du poids d'une automobile. En France, deux millions de véhicules hors d'usage sont broyés chaque année (dix millions en Europe). Le gisement automobile représente environ le quart du gisement total des ferrailles récupérables. L'enjeu industriel économique est donc fondamental, ce qui explique et justifie la mise sur pied d'une filière spécifique115(*).

 Au stade de la conception des produits. Le recyclage de l'acier s'est développé à l'initiative des industriels, et remonte même aux origines de la métallurgie. Si les raisons économiques et la logique du marché ont été au fondement de la démarche, d'autres motifs poussent au recyclage. L'" éco-bilan " est positif, en raison des économies en minerai, en eau, en énergie..., le message est percutant (" La boite acier, c'est facile à recycler "). Les industriels utilisateurs incorporent de plus en plus cette dimension parmi leurs objectifs, et cherchent à améliorer les possibilités de récupération de métaux dès la conception du produit : accessibilité, facilité de démontage... Les constructeurs automobiles se sont aussi engagés à concevoir des véhicules aisément recyclables, et à ramener de 15 % à 5 % la masse des déchets ultimes mis en décharge.

 L'utilisation des produits recyclés. Pour lever toute ambiguïté, il convient tout d'abord de rappeler que, malgré la progression des autres matériaux, notamment le plastique, l'acier restera un matériau incontournable, tant pour des raisons techniques (amélioration constante des caractéristiques, des possibilités de traitement...), que pour des raisons économiques, car l'acier bénéficie d'une bonne prévisibilité, et même d'une stabilité des prix, car il est peu affecté par les spéculations sur les matières premières.

Cette domination de l'acier va de pair avec une utilisation croissante de l'acier de récupération. Désormais, la quantité d'acier recyclé s'accroît avec la quantité d'acier fabriqué. Ceci est la conséquence du choix fait par la plupart des sidérurgistes de développer la filière électrique (qui repose sur l'utilisation des ferrailles) dont les nouvelles unités se substituent aux installations à oxygène (à partir du minerai).


Part de la filière électrique dans la fabrication de l'acier

 

1985

1990

1995

2000

 France

19 %

28 %

36 %

40 %

 Union européenne

29 %

31 %

35 %

40/50 %1

1 Part variable selon les sources

Source : Usinor et divers

Ainsi, tout tend à montrer que le problème n'est pas de trouver des débouchés pour l'acier recyclé, mais bien de trouver de nouvelles ressources, ce qui implique une exploitation accrue des ferrailles.

b) La collecte des ferrailles

Une fois les problèmes techniques résolus et l'orientation décidée, la collecte des ferrailles est au coeur des préoccupations. Les collectivités locales, jusque là accessoires dans la filière, voire marginalisées, peuvent trouver leur place dans ce nouveau dispositif.

L'amélioration de la collecte s'impose, tant en quantité qu'en qualité.

 L'amélioration des quantités collectées

Il convient tout d'abord de noter que les résultats constatés en France sont inférieurs de dix points à la moyenne européenne. 64 % du gisement de ferrailles sont collectés, contre 74 % dans l'Union européenne.



Volumes et pourcentages de récupération des ferrailles en France et dans l'Union européenne (1993)

 

Union européenne

France

Ferrailles

Gisement

Récupération

Taux de récupération

Gisement

Récupération

Taux de récupération

 
 
 
 
 
 
 

 Chutes neuves

13 Mt

13 Mt

100 %

2 Mt

2 Mt

100 %

dont automobile

3,1 Mt

3,1 Mt

100 %

0,9 Mt

0,9 Mt

100 %

 
 
 
 
 
 
 

 Vieille ferraille

65 Mt

45 Mt

70 %

12 Mt

7,1 MT

60 %

dont automobile

11,1 Mt

10,6 Mt

95 %

2,2 Mt

2,1 Mt

95 %

 
 
 
 
 
 
 

Total

78 Mt

58 Mt

74 %

14 Mt

9 Mt

64 %

dont automobile

14,2 Mt

13,7 Mt

96 %

3,1 Mt

3 Mt

96 %

Source : Bernard Gros, Données 1993, à partir de documents remis lors de l'audition, Traitement OPECST

De surcroît, la ressource en ferraille neuve devrait décroître en raison de l'amélioration des rendements des usines sidérurgiques et des usines de transformation, et la collecte des vieilles ferrailles jouera alors un rôle de plus en plus prépondérant.

Certes, le gisement des vieilles ferrailles reste, dans sa grande majorité un gisement industriel, mais les collectivités locales peuvent intervenir dans certains segments :

 soit indirectement, lorsqu'il s'agit de soutenir les récupération des produits non ménagers. C'est en particulier le cas des emballages industriels (fûts, tonnelets, boites et bidons) qui sont traditionnellement recyclés en mélange avec d'autres ferrailles de collecte. On estime que, sur ce créneau, le recyclage n'atteint que 70 %, alors qu'un objectif de 100 % recyclage n'est pas hors de portée. La première cible visée est celle des artisans pour lesquels les réseaux de collecte traditionnelle (les " ferrailleurs ") seront vraisemblablement doublés par les collectes sélectives et les déchetteries ;

 soit directement, lorsqu'il s'agit des déchets ménagers. Le tonnage globalement accessible est de l'ordre de 800.000 tonnes, parmi lesquelles 5 à 600.000 tonnes d'emballages. On estime que 30 % du gisement était repris par la filière en 1993, 50 % en 1996, avec un objectif réaliste de 75 % en 2002, en raison des progrès des collectes sélectives.

Il ne faut cependant pas nier que cette orientation ne va pas sans inconvénients, dont le principal est lié à la dispersion et, par conséquent, au coût de transport. Miser sur la collecte sélective, c'est aussi disperser les centres de récupération et, par conséquent, accroître les coûts de transport. On estime, aujourd'hui, que le coût de transport est compris entre 30 et 250 F par tonne, selon la localisation (auquel s'ajoutent 200 F par tonne pour le broyage).

Cet inconvénient est cependant limité par la nouvelle distribution géographique des fours électriques qui représentent des unités beaucoup moins lourdes et moins onéreuses (l'investissement est divisé par trois) que les compresseurs à hydrogène. On compte ainsi trois aciéries à l'oxygène situées dans deux ports (Dunkerque et Fos) et dans l'Est, et vingt-cinq fours électriques répartis presque partout dans l'Hexagone, à l'exception de l'Ouest de la France.

 L'amélioration de la qualité de la collecte

La ferraille compactée issue du tri sélectif a un aspect familier pour les particuliers qui y reconnaissent les produits de consommation courante qui sortent de leurs réfrigérateurs. Bien qu'elle soit connue, facilement repérable, cette " ferraille ménagères " n'a pas toujours les qualités requises pour un traitement en four électrique. Plusieurs problèmes apparaissent.

Tout d'abord, la plupart des conserves sont souillées (restes de nourriture, présence de peintures, produits toxiques...). Ensuite, le particulier a la tentation de remplir les emballages vides avec d'autres déchets, voire d'autres emballages, qui ne sont pas en acier, et qui peuvent perturber la transformation. Enfin, la quasi totalité des emballages contiennent de l'étain qui pose un problème spécifique.

Encadré n° 29

Le problème de l'étain dans les aciers issus de collecte sélective

___

Si le problème principal entre l'incinération et la collecte sélective réside dans les volumes traités et récupérés, il existe également une différence dans la nature des produits collectés.

La teneur en étain varie sensiblement selon les gisements. L'écart peut être de 1 à 4 selon les modes de traitement. La proportion d'étain est de 0,25 % dans la ferraille issue du tri sélectif, de 0,11 % en sortie de four, et de 0,08 % en sortie de four après broyage. Cette différence s'explique d'une part par le fait que la collecte sélective porte quasi exclusivement sur les emballages acier, qui sont pour la plupart revêtus d'étain, et d'autre part, parce que l'incinération élimine une partie de ce métal (le " désétamage ").

Il a été établi qu'avec le recyclage systématique, la teneur en étain augmentait pendant près d'un siècle, et que, avec un recyclage à 100 % issu de collecte sélective, la teneur en étain était, en fin de période, sept fois plus grande qu'avec la ferraille d'incinération. Dans le pire des cas, la teneur resterait toutefois en dessous du référentiel établi par les industriels. Il ne s'agit donc pas d'un véritable danger, mais d'un point à surveiller. Les professionnels veulent éviter que l'étain passe d'un statut de revêtement à celui d'élément d'alliage dans l'acier, ce qui serait nocif au delà de certaines teneurs.

En outre, même compactés, les déchets récupérés n'atteignent pas toujours la densité souhaitable pour une utilisation optimum. On considère que le délai moyen entre deux fusions successives (" top to top ") est d'une heure. L'un des facteurs de réussite est la densité du produit enfourné. Moins le produit est dense, plus le délai s'allonge, et plus le rendement diminue.

Plusieurs pistes sont envisagées pour améliorer la qualité des ferrailles collectées en tri sélectif. La solution la moins coûteuse est le compactage systématique (entre 120 et 150 F la tonne). Le broyage à marteaux, aujourd'hui réservé aux aciers en sortie d'incinération, représente un investissement lourd, et certainement inaccessible pour les petites unités (de l'ordre de 20 à 50 millions de francs), mais le broyeur à couteaux peut être adapté aux collectes sélectives (1 à 2 millions de francs). Le broyage, adapté aux petites unités, est aujourd'hui à l'étude (méthode Usinor soutenue par Éco-Emballages). Le seuil de rentabilité ne descendrait pas en dessous de 500 tonnes d'acier annuel.

Enfin, d'autres gisements n'ont pas encore été exploités. Au moins 250.000 tonnes échappent aujourd'hui à la collecte. La thermolyse permettrait d'isoler et de récupérer très facilement les métaux contenus dans les déchets ménagers, mais aussi dans d'autres gisements, comme les pneus par exemple (une tonne de pneus en thermolyse permet de récupérer 100 à 150 kilos d'acier).

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