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La récupération de l'énergie du traitement des déchets

Auteur(s) :

    • FRANCE. Ministère de l'économie, des finances et de l'industrie; FRANCE.Conseil général des mines

Editeur :

  • Ministère de l'économie et des finances

Date de remise : Juillet 2000
124 pages

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Le rapport étudie précisemment les possibilités de production d'énergie à partir du retraitement des déchets. Après une analyse de la situation sont détaillées les différentes étapes de production de méthane et de gaz. Plusieurs scénarios de valorisation énergétique sont également comparés. Enfin le rapport envisage les solutions pour valoriser la production des unités de traitement productrices d'énergie. Les propositions s'articulent autour de 5 grands axes : une égale considération de la "valorisation énergétique" et de la "valorisation matière", la préservation de la sécurité et de la santé publique, la compensation par les instruments économiques de l'incidence de l'effet de serre, l'équilibre de la concurrence entre énergies produites par les déchets et autres formes d'énergie, la baisse du coût des traitements de déchets produisant de l'énergie.


Sommaire
La
récupération de l'énergie issue du traitement des déchets
Henri
PRÉVOT
Juillet
2000
Introduction

Chapitre 1 : la situation
Le périmètre couvert
Les quantités et les flux annuels - divers modes de classification :
origine, type de collecte, type de matière, destinations possibles
Une évaluation maximale des possibilités énergétiques
Incidence sur l'effet de serre

Chapitre 2 : l'incinération des déchets
L'incinération dans un four à grille la technique, les coûts,
La thermolyse
Commentaires sur l'économie de l'incinération : équilibre
économique de la récupération d'énergie, dimensionnement
des unités d'incinération, le coût marginal, le financement
des investissements
Les combustibles de substitution
Prendre en considération l'effet de serre
Annexe I : taille et nombre optimum d'unités d'incinération
Annexe II : Les effets externes du transport

Chapitre 3 : les déchets à la fois recyclables et combustibles

Le recyclage sans financement public
Le coût et l'efficacité de la collecte et du tri des produits à
recycler : porte à porte ou apport volontaire
La valeur du produit collecté, valeur marchande et avantages externes
Le coût du recyclage, comparé à celui de l'incinération
Pour le recyclage du papier et du plastique, un effort démesuré
: combien verse Eco-emballage, pourquoi un tel effort
Comment orienter les matières recyclables et combustibles vers leur meilleure
destination
Annexe I : incidence sur l'effet de serre du recyclage ou de l'incinération
du papier ou du plastique (où l'on voit que le recyclage de papier a
un effet défavorable sur l'effet de serre)
Annexe II : une récente étude allemande sur recyclage ou incinération
: présentation et commentaires
Annexe III : le rapport coût/performance de la collecte sélective

Chapitre 4 : La production de méthane par fermentation de la part organique
des déchets
La méthanisation en digesteur : le principe, la technique, les coûts
d'investissement et de fonctionnement, méthanisation ou compostage
La récupération du méthane des décharges : production
d'énergie, coût de mise en décharge, coûts externes,
l'effet de serre
La méthanisation poussée très loin sur une longue durée
: la technique, les coûts d'investissement et de fonctionnement, commentaires

Chapitre 5 : Comparaison de quelques scénarios de valorisation énergétique

La situation commune aux divers scénarios
Le scénario de référence : le « tout incinération
»
Quelques scénarios : méthanisation des parties fermentescibles
triées à la source / en apport volontaire / triées sur
le site / méthanisée sans tri, le digestat étant mis en
décharge / enfouissement pour méthanisation poussée
Commentaires sur ces comparaisons
Tableau comparatif

Chapitre 6 : Valoriser la production des unités de traitement productrices
d'énergie
La signification administrative du mot valorisation, la circulaire d'avril 1998,
proposition d'un indice synthétique de valorisation
La récupération de l'énergie : rappel des données
économiques et de l'effet de serre /quelques exemples d'utilisation
de la chaleur
Pour que l'énergie soit récupérée sous forme
d'électricité
Pour que l'énergie soit récupérée sous la forme
de chaleur : trouver des débouchés locaux / les réseaux
de chaleur / se rapprocher des zones de consommations / internaliser l'effet
de serre / le biogaz face à la concurrence des tarifs à souscription
/ pour transporter le biogaz, un régime juridique adapté
La production et la vente de gaz à injecter dans le réseau public
: la sécurité et la santé publiques / une obligation d'achat
? / subventionner l'investissement
La valorisation des co-produits de la production d'énergie, mâchefer
et composts : la situation des composts de méthanisation / une démarche
de fond sur plusieurs fronts : recherche, réglementation et normalisation
/ la politique de l'ADEME / étudier aussi l'extraction sur site des fractions
fermentescibles / mettre en place une collecte efficace des déchets toxiques
des ménages

Chapitre 7 : Propositions pour une action de l'Etat
Considérer également valorisation énergétique et
valorisation matière
Préserver la sécurité et la santé publique
Compenser par les instruments économiques l'incidence sur l'effet de
serre
Equilibrer les conditions de la concurrence entre les énergies produites
par les déchets et les autres formes d'énergie
Contribuer à la baisse du coût des traitements qui produisent de
l'énergie

Annexe : un indice synthétique de valorisation des déchets

Annexe I : Les données numériques auxquelles se réfère
l'étude

 



Extrait Extrait
La récupération de l'énergie issue du traitement des déchets
Henri PRÉVOT
Juillet 2000


Les propositions
Sauf les quatre dernières, les propositions qui suivent ont été présentées et argumentées dans le corps de cette étude.

1- Considérer également la "valorisation énergétique" et la "valorisation matière"

1.1- Afficher le principe d'égalité entre énergie et matière,
Fixer un objectif de valorisation globale en utilisant un indice synthétique de valorisation.
La loi de 1975 place ces deux types de valorisation sur un même niveau et, comme je l'ai longuement montré dans ce rapport notamment dans le chapitre sur le recyclage des déchets combustibles, je ne vois aucune raison de privilégier le recyclage à l'incinération ou la méthanisation avec récupération efficace de l'énergie. La seule raison pourrait être l'effet de serre ; or l'incidence du recyclage, par rapport à la combustion avec récupération de l'énergie, est nulle ou très faible pour le plastique et négative pour le papier.
Or certains textes ministériels ont pu laisser penser que la valorisation matière avait une certaine priorité. Le mode de calcul du taux de valorisation de l'ADEME semble donner une priorité à la valorisation matière puisqu'il considère de la même façon la "valorisation" résultant du compostage et celle résultant de la méthanisation alors que la seconde génère les même quantités de matière et, en plus, produit de l'énergie.
Il y a une correspondance forte entre la mesure et l'objectif, au point que, souvent, la possibilité de mesurer guide le choix - parfois implicite - de l'objectif. D'où l'importance de disposer d'un indice synthétique de valorisation.
In fine je rappelle la formule d'un indice de valorisation qui prend en compte et la valorisation matière et la valorisation énergétique, tel qu'il a été présenté au chapitre 6. D'autres formules sont sans doute possibles.

1.2- Négocier un objectif communautaire de valorisation globale des déchets
Travailler avec les autres pays de la Communauté et avec la Commission pour abandonner les objectifs de recyclage par type de matière au profit d'un objectif global de valorisation des déchets.

1.3- Donner à Eco-emballage mandat d'intervenir également en faveur de l'utilisation efficace de l'énergie et en faveur de la valorisation matière.
Les subventions d'Eco-emballage devraient être données non plus au recyclage mais à la valorisation des emballages que ce soit sous la forme de recyclage ou de récupération efficace de l'énergie. Elles seront calculées en fonction des tonnages recyclés et de la quantité d'énergie effectivement utilisée (en tenant compte du pouvoir calorifique des matières). Les collectivités seront libres de choisir la destination des produits. Les contrats entre Eco-emballage et les collectivités prendront comme critère un indice synthétique de valorisation.

1.4- Fixer à Eco-emballage un objectif global de valorisation et abandonner tout objectif quantitatif de recyclage par produit.
Ces objectifs par produit conduisent à des décisions irrationnelles qui sont la cause de gaspillage et de distorsion de concurrence.



1.5- Appliquer le taux réduit de la TVA en fonction d'un indice synthétique de valorisation
De nombreuses communes s'engagent dans des voies très coûteuses de recyclage matière pour bénéficier du taux réduit de TVA sans que l'intérêt général en soit démontré. C'est un mauvais signal donné par l'Etat. Il faudrait le corriger en étendant le bénéfice du taux réduit à toute commune qui s'engage à atteindre ou dépasser un seuil de valorisation globale des déchets sous la forme de recyclage ou d'utilisation effective de l'énergie (70 sur 100 par exemple si l'on retient l'indice proposé dans ce rapport).

2- Préserver la sécurité et à la santé publiques

2.1- Fixer des règles sanitaires relatives au compost issu du traitement biologique des déchets
Il appartient à l'Etat de fixer les plafonds de substances toxiques admissibles dans le compost. Ces décisions sont en cours d'élaboration pour les boues de stations d'épuration ; elles devraient être étendues aux composts issus de la méthanisation des déchets ménagers et communaux.

2.2- Fixer des plafonds aux teneurs d'impuretés toxiques ou corrosives dans le biogaz épuré injecté dans les réseaux de distribution de gaz.
Il appartient aussi à l'Etat de fixer les plafonds de teneurs d'impuretés toxiques ou corrosives ; cette décision est un préalable à l'injection de biogaz épuré dans les réseaux, opération qui présente de nombreux avantages puisque le gaz est une des rares formes d'énergie issue des déchets à la fois stockables et transportables.

3- Compenser par les instruments économiques l'incidence sur l'effet de serre
Une estimation de l'incidence sur l'effet de serre
La substitution d'une énergie en provenance des déchets à une énergie d'origine fossile a une incidence favorable sur l'effet de serre qui peut ainsi se chiffrer, pour un « carbone atmosphérique » à 500 F/T ou, en simplifiant : 500 F/ Tep si cette énergie est d'origine pétrolière, soit 5 cme par KWh thermique ou 15 à 20 cme par KWh électrique. L'incidence est nulle si l'énergie remplacée est d'origine nucléaire.
En conséquence, si l'énergie remplacée est de l'électricité, il convient d'étudier si cette électricité est produite à partir de charbon ou d'énergie nucléaire. Tous ces chiffres sont doublés si l'estimation de la tonne de « carbone atmosphérique » est de 1000 F.

- Une obligation d'achat de l'électricité produite à partir de l'énergie des déchets
L'Etat a approuvé un contrat cadre proposé par EDF : celui-ci achète l'électricité produite par les unités d'incinération des ordures ménagère à des conditions qui équivalent à un prix de 30 cme/KWh alors que le coût de développement est de 23 cme/KWh (y compris une partie du coût de réseau). Cette différence de 7 cme par KWh électrique se justifie si l'on conclut que l'électricité remplacée est produite à partir d'énergie fossile. Un contrat identique devrait être proposé à l'électricité produite à partir du biogaz des décharges ou de méthaniseurs.


- Faciliter l'usage de la chaleur produite par l'incinération ou contenue dans le biogaz de méthanisation, par une aide au fonctionnement ou une subvention à l'investissement.
La substitution de la chaleur issue des déchets à une énergie d'origine fossile est l'opération dont l'incidence sur l'effet de serre est le plus favorable : elle se chiffre à 500 F par Tep soit 3 ou 5 cme par KWh thermique selon qu'il s'agit de gaz ou de fuel pour un « carbone atmosphérique » à 500 F/T. A titre de comparaison, la valeur d'usage de la chaleur est généralement de l'ordre de 10 cme par KWh thermique. Or l'intervention publique en faveur de l'utilisation efficace de la chaleur est inexistante. Les efforts doivent donc converger pour développer l'usage de la chaleur. Contrairement à l'électricité, il n'existe pas de structure ou de processus spécifique pour prendre en charge une intervention publique représentative de l'avantage environnemental de l'utilisation de la chaleur des déchets. L'ADEME pourrait donc en être chargée.
Une subvention de fonctionnement.
Pour être sûr que des fonds publics ne seront versés que si l'énergie des déchets est effectivement utilisée, il vaut mieux que cette intervention prenne la forme d'une subvention de fonctionnement. Cette subvention pourra prendre plusieurs formes : une baisse du coût ou une assurance contre le risque de non livraison de la chaleur ou du biogaz.

3.2- participer au financement d'une assurance contre le risque de non livraison de biogaz
Le prix de vente du biogaz comme source de chaleur souffre du fait que l'utilisateur, ayant moins confiance dans cette source d'énergie que dans l'approvisionnement en gaz, préfère ne pas diminuer les volumes qu'il souscrit à Gaz de France. Pour pallier cette situation, le fournisseur ou l'utilisateur pourrait souscrire un assurance contre les défauts de livraison de biogaz. Cette assurance pourrait être prise en charge en tout ou partie au titre de la lutte contre l'effet de serre.

3.3- avec une subvention par KWh, abaisser le prix de livraison du biogaz ou de la chaleur issue des fumées de l'incinération
En tenant compte de l'impact sur l'effet de serre, il est légitime de diminuer beaucoup le prix de la chaleur ; cela suffira souvent à remplacer d'autres sources de chaleur (gaz ou fuel) et à susciter de nouvelles utilisations : chauffage collectif ou climatisation, serres, séchage de fourrage ou de bois etc.
Une subvention d'investissement
Si la réalisation d'un investissement rend certaine l'utilisation de la chaleur, il peut être plus simple de subventionner l'investissement : il en est ainsi par exemple d'une conduite de chaleur vers un établissement public ou d'une installation de purification de biogaz avant injection dans le réseau de gaz.
La subvention peut être d'un montant équivalent à la valeur actualisée de l'incidence à venir sur l'effet de serre soit 500 F par MWh de consommation annuelle (pour un carbone atmosphérique à 500 F/T).
Cette subvention équivalente sera donc importante et devrait permettre de trouver des usages à la chaleur.



3.4- pour financer des investissements nécessaires à l'utilisation directe de la chaleur issue du traitement des déchets (chaleur d'incinération ou chaleur contenue dans le biogaz), retenir le principe de subventions pouvant atteindre 500 F par MWh thermique de consommation annuelle – ou 1000 F/MWh par an pour un « carbone atmosphérique » à 1000 F/T
- Faire de la TGAP sur les décharges une incitation à récupérer le biogaz
Pour que le biogaz, qui est un gaz à fort effet de serre, soit correctement récupéré, les obligations réglementaires pourraient être complétées par une incitation fiscale correspondant au coût des émissions de biogaz. Pour cela la TGAP pourrait être fixée à un niveau supérieur à son niveau actuel et être dégressive en fonction des quantités de méthane récupérées dans le biogaz. Il s'agit donc là d'une incitation à la récupération, pouvant être complétée par une incitation à l'utilisation.

3.5- Pour inciter les gestionnaires de décharge à récupérer le biogaz, décider que la TGAP sur les décharges est dégressive en fonction des quantités de méthane récupérées.
- Les combustibles de substitution
L'utilisation thermique des papiers-cartons et celle des plastiques non recyclables dans des conditions économiques a une incidence favorable sur l'effet de serre. Or des recherches sont en cours pour caractériser comme combustibles certains DIB conditionnés spécialement. En cas de succès, ce sera une façon efficace d'utiliser le pouvoir thermique de ces DIB, papier carton et plastique. Les recherches en cours méritent donc un soutien public, financier et administratif ; en particulier, sous réserve d'une contrôle de la DRIRE, les installations expérimentales devraient pouvoir déroger aux règles de combustion des déchets.

3.6- Apporter un soutien financier et administratif aux recherches en cours pour la caractérisation de combustibles de substitution à partir de DIB.
- Pour financer les aides à l'utilisation de la chaleur : la TGAP et Eco-emballage
Si Eco-emballage consacrait la moitié de son budget à rendre possible l'usage de la chaleur, il pourrait financer une quinzaine de grosses opérations par an.

3.7- financer les subventions destinées à l'utilisation de la chaleur issue des déchets sur le produit de la TGAP et sur les recettes d'Eco-emballage dans la mesure où la production d'énergie provient d'emballages.

4- Equilibrer les conditions de la concurrence entre les énergies produites par les déchets et les autres formes d'énergie
La TVA des réseaux de chaleur
Alors que les abonnements au gaz ou à l'électricité bénéficient du taux réduit de TVA, il n'en est pas de même des réseaux de chaleur, ce qui crée une distorsion qui gêne en particulier l'utilisation de la chaleur provenant des déchets. Cette anomalie serait due à une erreur matérielle qu'il s'agit de corriger.

4.1 - Faire bénéficier les réseaux de chaleur de la TVA au taux réduit
Le régime juridique des conduites de biogaz

4.2- Donner un cadre juridique aux réseaux de biogaz : celui des produits chimiques


Ils pourraient être des réseaux de gaz combustibles. Pourtant, comme le biogaz a des caractéristiques particulières, en particulier son caractère corrosif et potentiellement toxique du fait de la présence d'éléments traces, il est préférable que la loi précise explicitement que ce gaz combustible relève de la législation applicable aux produits chimiques. Cela ouvre la possibilité de créer des servitudes de passage au profit des réseaux décrétés d'"intérêt général". Les règlements de sécurité seront fixés par les arrêtés d'autorisation.
- Une obligation de rachat de gaz aux prix de marché
Il n'est pas proposé de créer un fonds qui permette à des distributeurs de gaz d'acheter du biogaz épuré plus cher que les prix de marché ; mais il convient d'éviter que les distributeurs de gaz, pour des raisons de commodité ou pour des raisons commerciales, refusent l'injection d'un gaz qui répond à la réglementation. C'est pourquoi il est proposé d'instaurer une obligation d'achat aux prix de marché.

4.3- Faire obligation aux distributeurs d'accepter le biogaz épuré répondant à la réglementation et proposé à un prix correspondant au marché.
La connaissance des qualités agronomiques des composts de méthanisation
S'il appartient à l'Etat, au nom de la santé publique, de fixer des maximums aux teneurs en substances toxiques, il lui appartient également de faire en sorte que les acteurs économiques soient correctement informés des qualités des produits qu'ils vendent et qu'ils achètent, et qu'ils disposent des moyens pour les exprimer sans ambiguïté : c'est le rôle de la normalisation et, parfois de la réglementation. Beaucoup reste à faire pour connaître les besoins des sols en matériau organique. Beaucoup reste à faire plus précisément au sujet des composts de méthanisation et certaines des études engagées portent sur le compost de compostage et non sur celui de méthanisation. Or une bonne commercialisation des composts est une condition nécessaire au développement de la production de biogaz.

4.4- Etendre aux composts de méthanisation les études engagées pour connaître les qualités agronomiques des composts.

5- Contribuer à la baisse du coût des traitements de déchets qui produisent de l'énergie
Les modes de financement, la répartition des responsabilités de décision et l'information généralement diffusée sont tels aujourd'hui que le mécanismes qui normalement conduisent à la plus grande efficacité ne jouent pas toujours correctement.
D'autre part, les règles fixées par l'Etat pour servir de cadre à l'activité des communes sont parfois un obstacle à une meilleure efficacité du traitement des déchets.
Tirer parti de l'effet d'échelle des équipements


Or, une telle "co-incinération" ou "co-méthanisation" soulève diverses questions - la commune a-t-elle capacité juridique à prêter un service commercial, comment éviter de financer un service commercial à l'aide de fonds publics, quel type de contrat passer avec les entreprises qui apportent les déchets , quel est le régime de la TVA ?

5.1- Apporter une réponse aux questions juridiques, fiscales et financières que pose l'alimentation des unités de traitement des déchets ménagers en déchets agricoles, industriels ou commerciaux
Financer des recherches techniques pour diminuer les coûts
La méthanisation permet de concilier au mieux la valorisation matière et la valorisation énergétique. Or le coût de la collecte sélective des fractions fermentescibles grève le coût global de ce mode de traitement. Pour répondre à cette difficulté, des recherches devraient être menées sur deux voies : réduire le coût de la collecte sélective de la part fermentescible (FFOM et papier-carton) ou extraire sur le site de la méthanisation la part fermentescible des ordures collectées en mélange.

5.2- Diffuser les bonnes pratiques de collecte de la fraction fermentescible

5.3- Financer des recherches pour diminuer le coût de la collecte et du tri de la part fermentescible des déchets
Susciter une collecte efficace au porte à porte des déchets toxiques en quantité dispersée
La qualité des composts et celles du biogaz est très affectée par la présence de déchets toxiques, les DTQD. Pour l'améliorer, donc pour faciliter une forme de valorisation énergétique des déchets, il importe de rendre plus efficace la collecte des DTQD.

5.4- intensifier l'action de sensibilisation visant à améliorer la collecte de DTQD
Pour mieux utiliser la chaleur des déchets, tirer au mieux parti de la nouvelle loi sur l'intercommunalité et de l'élaboration des schémas locaux de service publics
Cette étude a montré abondamment que le meilleur usage de l'énergie contenue dans les déchets est son utilisation directe sous la forme de chaleur. Plusieurs proposition ont été faites pour faciliter cet usage. En définitive, les dispositions les plus décisives relèvent de l'urbanisme et non de la politique de déchets : l'aménagement urbain, la localisation des équipements publics, l'aménagement de zones d'activité et les conditions qui sont mises à la location ou à la vente des terrains sont autant de décisions qui rendront possible ou non l'utilisation du biogaz de méthanisation ou de la chaleur d'une unité d'incinération.
Par ailleurs, les coûts globaux de la gestion des déchets souffrent souvent d'une insuffisante cohérence entre la collecte et le traitement ou, dit autrement, peuvent être diminués lorsque l'un et l'autre sont sous la même responsabilité, ce qui n'était en général pas possible avant la loi sur l'intercommunalité de juillet 1999.


Par ailleurs, l'élaboration des schémas locaux de service publics devrait être l'occasion d'une réflexion conjointe sur la gestion des déchets, l'aménagement du territoire et la production d'énergie.

5.5- Inciter les communes à tirer parti des nouvelles structures intercommunales et de l'élaboration des schémas locaux de service public pour utiliser au mieux la chaleur produite par le traitement des déchets.

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De façon plus générale, en sortant de l'objet de cette étude, il paraît utile que les aides accordées par l'ADEME et surtout par Eco-emballage ne soient pas seulement un moyen de financer des dépenses rapidement croissantes mais servent au contraire d'incitation à les diminuer.
Or les écarts de coût pour la collecte, pour le tri, pour l'incinération sont tels qu'ils montrent l'ampleur des progrès réalisables : est-il "normal" que les coûts varient quasiment du simple au double ? Cet écart peut-il se justifier seulement par les différences de circonstances locales ?
Par ailleurs, les élus et la population reçoivent une information très déséquilibrée sur le coût du traitement des déchets : sensibles aux dépenses financées par le budget communal, ils sont conduits à ignorer les dépenses couvertes par d'autres financements, notamment les dépenses liées aux collectes sélectives et au tri. Or seule une bonne information sur les coûts et les avantages environnemntaux pourra conduire élus et contribuables-consommateurs à choisir les meilleures voies de traitement des déchets.
A l'image de ce qui a été récemment décidé pour l'eau, il est donc proposé de rendre obligatoire l'information de conseils municipaux sur les dépenses, les recettes et les bilans écologiques relatifs au traitement des déchets et d'inscrire recettes et dépenses dans un budget annexe – qui pourrait être celui de l'assainissement. Il est également proposé de diffuser plus encore qu'aujourd'hui les bonnes pratiques et de lier les aides à des « contrats de progrès » tendant à diminuer les coûts.

5.6- Rendre obligatoire l'information des conseils municipaux sur le coût et le bilan écologique du traitement des déchets ; inscrire dépenses et recettes dans un budget annexe du budget principal.

5.7- Diffuser les bonnes pratiques de collecte et de traitement

5.8- Lier les aides aux communes à des progrès qui les rapprochent des meilleures pratiques.
Pour élaborer une politique d'information des citoyens, l'Observatoire des coûts que l'ADEME a mission de créer devrait être conduit par un « comité de pilotage » formé de représentants des collectivités, des professionnels et des associations de consommateurs.

5.9- Pour élaborer une politique d'information du contribuable-citoyen sur les coûts et les avantages économiques et environnementaux des différentes voies de traitement des déchets, créer un comité de pilotage de l'observatoire des déchets, auquel participeront des représentants des collectivités, des professionnels et des associations de consommateurs