Statut du déchet CSR

L’élaboration de combustibles issus de déchets n’est autorisée qu’à partir de déchets non dangereux. Les déchets dangereux doivent être incinérés dans des installations dédiées.
Contrairement à ce qui se passe dans d’autres pays, et au niveau européen, la France utilise une terminologie spécifique pour les combustibles solides issus de déchets : les « combustibles solides de récupération » (CSR). Au niveau international, deux types de combustibles sont définis :

• Les « RDF » ou refused derived fuels, « combustibles issus de déchets ». Cette appellation est la plus ancienne et très large ;
• Les « SRF » ou solid recovered fuels (« combustibles solides de récupération », CSR) qui sont couverts par un ensemble de normes européennes publiées entre 2011 et 2012, dont des spécifications et critères de qualité répondent à la norme EN 15359 :2011 (pouvoir calorifique minimum, taux maximum de mercure et de chlore). Ces combustibles sont supposés présenter une meilleure qualité que les RDF.

Au niveau français, l’appellation de CSR recouvre tous les types de combustibles solides issus de déchets.

Normes européennes

Dans la plupart des pays européens, y compris en France, le CSR a le statut de déchet.
Les installations d’incinération ou de co-incinération doivent respecter les prescriptions de la directive 2000/76/CE sur l’incinération des déchets, refondue dans la directive 2010/75/UE relative aux émissions industrielles.
Seules l’Italie et l’Autriche ont choisi de sortir du statut de déchets certains CSR de haute qualité :

• L’Italie a déterminé par un décret ministériel (DM 22/2013, entré en vigueur le 29 mars 2013) un niveau de qualité des CSR et les spécificités des installations de production et de valorisation. Pour qu’un CSR sorte du statut de déchets, le PCI doit être > à 15 MJ/kg, le chlore < à 1 %, le Cd<4 mg/kg, Pb<240 mg/kg…

L’utilisation est limitée aux cimenteries produisant plus de 500 t/j de clinker, ou aux centrales thermiques de plus de 50 MW ;

• L’Autriche exige que les chaudières biomasse utilisant les CSR aient des émissions en poussières inférieures à 20 mg/m³ afin de garantir des rejets en métaux lourds inférieurs aux installations traitant des déchets.

France – CSR – cadre réglementaire

Depuis 2016, la rubrique 2971 de la réglementation ICPE fournit un cadre réglementaire à la préparation des CSR (par arrêté du 23 mai 2016). Le Ministère en charge de l’Ecologie avait alors introduit par décret 31 une nouvelle rubrique de la nomenclature des installations classées pour la protection de l’environnement, qui permet à des installations de combustion autres que les cimenteries d’utiliser des CSR comme combustible principal. La combustion des CSR n’est donc plus considérée comme une incinération (donc un traitement de déchets) mais comme une fourniture d’énergie (chaleur et/ou électricité). Cette rubrique est la 297132.

Le Décret n°2016-630 du 19 mai 2016 précise que la rubrique couvre les installations de production de chaleur ou d’électricité à partir de déchets non dangereux préparés sous forme de CSR dans une installation prévue à cet effet, associés ou non à un autre combustible, que ces installations soient intégrées dans un procédé industriel de fabrication ou non. Aucun seuil de puissance n’est précisé dans ce décret.
Ce décret est accompagné de deux arrêtés datés du 23 mai 2016, dont l’un couvre l’élaboration des CSR à partir de déchets non dangereux, avec des critères de qualité, et l’autre concerne les « installations de production de chaleur et/ou d’électricité à partir de déchets non dangereux préparés sous forme de combustibles solides de récupération dans des installations prévues à cet effet, associés ou non à un autre combustible, et relevant de la rubrique 2971 de la nomenclature des installations classées pour la protection de l’environnement ».

Ce dernier arrêté fixe les valeurs limites d’émission liées à la combustion de CSR en cimenteries ou dans les autres installations de combustion, quelle que soit la puissance de l’installation.

Légende : Concentrations de référence (VLE) pour les différents types d’installations.
Source https://atee.fr/system/files/2020-02/2018.06_Rapport_ANCRE_CSR.pdf

1. 1. Des dérogations sont possibles selon les installations et les flux
   2. « A l’exclusion des turbines et moteurs à gaz visés au point III » ; pour ceux-ci, les valeurs sont les mêmes mais sont exprimées pour des teneurs en oxygène des fumées différentes
   3. Selon la taille de l’installation et le type de combustible ; de plus, ces valeurs sont différentes pour la biomasse ou pour les combustibles liquides
   4. Valeur non précisée dans l’annexe I de l’arrêté, sauf pour les turbines à gaz ou les moteurs à gaz utilisant du syngaz : respectivement, 150 et 300 mg/Nm³

Cendres et résidus

L’arrêté du 23 mai 2016 concernant la combustion de CSR précise (article 26) : « L’exploitant s’assure que toutes les dispositions nécessaires dans la conception et l’exploitation de l’installation sont prises pour permettre une bonne gestion des résidus issus de ses activités, selon les meilleures techniques disponibles à un coût économiquement acceptable… »

Sur ce sujet en particulier, ENVEA est en mesure de vous proposer une gamme complète d’instruments de mesure permettant d’une part de réduire les quantités de résidus (cendres et résidus des systèmes de traitement de fumées) par l’optimisation des dosages de réactifs et d’autre part de rendre plus fluide le système de transport des cendres.

En savoir plus : https://www.envea.global/fr/solutions/optimisation-des-process/incineration/

TGAP et quotas de CO₂

La directive EU-ETS stipule que les installations de co-incinération de plus de 20 MW  (classées en tant que co-incinérateurs selon la rubrique 2971) étant destinées à produire de l’énergie et non à traiter des déchets, sont soumises à des quotas de CO₂.

La combustion de CSR à forte teneur en biomasse permet de réduire d’autant les émissions de CO₂ fossile et aurait pour impact une réduction d’émission de CO₂. Ceci constitue un avantage d’un point de vue environnemental mais aussi d’un point de vue économique car cela permettrait aux usines utilisant des CSR d’optimiser l’achat de quotas de carbone sur l’EU ETS.

Or, sans une identification par la mesure du taux de CO₂ biogénique émis par l’usine, le taux de 50 % comme pour l’incinération des déchets ménagers serait appliqué. 

Les méthodes de détermination du contenu biogénique des CSR ont été clarifiées au niveau européen grâce aux travaux du CEN.

En France, le programme UIOM ¹⁴C initié par le Cabinet Merlin et ENVEA en partenariat avec l’ADEME et la FNADE ayant pour objectif de mesurer le contenu biogène et fossile des combustibles hétérogènes issus de déchets s’est déroulé en 2020. Deux combustibles ont été concernés : les Ordures Ménagères résiduelles (OMr) valorisées dans des unités d’incinération avec valorisation énergétique (UVE) et les Combustibles Solides de Récupération (CSR) utilisés en chaufferie dédiée. Le programme, basé sur une campagne de prélèvements mensuels du CO₂ dans les fumées et sur le dispositif MASSBIO2 (brevet Cabinet MERLIN) a permis de déterminer les caractéristiques biogènes du combustible.
En savoir plus :

Surveillance continue des émissions biogènes de CO ₂
– Un outil pour la détermination de la part de l’énergie verte

La mesure précise des émissions est une préoccupation croissante. Plus précisément, la détermination des émissions de gaz à effet de serre (GES) est très importante. L’un des intérêts publics est donc la réduction des émissions de CO₂ d’origine fossile et la maximisation de la production de ce que l’on appelle l'”énergie verte”. Lorsque de l’électricité ou de la chaleur est produite à partir d’un mélange de combustibles, il est difficile de déterminer ce qui est “vert” et ce qui ne l’est pas.

Les combustibles dérivés de déchets (CSR) traités à partir de déchets solides municipaux (OM) et/ou de déchets dangereux (DIB) sont généralement un mélange inconnu de matières organiques biogènes et fossiles. En raison des réglementations européennes (par exemple, la directive sur la production d’électricité à partir de sources d’énergie renouvelables 2001/77/CE), les producteurs et les exploitants d’usines CSR sont intéressés par des méthodes fiables et rentables pour la détermination de la matière organique biogénique et fossile, de l’énergie et du contenu en carbone des CSR.

Il existe des méthodes courantes pour déterminer le contenu biogénique du combustible par l’analyse de quelques grammes de combustible. Outre le fait qu’elles prennent du temps, ces méthodes présentent une plus grande incertitude en raison de la nature aléatoire des échantillons (analyse de quelques grammes sur des tonnes de matériau !) et de leurs limites systématiques.

Toutefois, grâce à l’échantillonnage continu d’une partie des gaz de combustion sur un matériau adsorbant CO₂, il est possible de surveiller et de déterminer la part biogénique CO₂ des gaz de combustion émis de manière simple et précise.

Principe de fonctionnement

Le combustible mixte, tel qu’il est utilisé par exemple dans les installations CSR ou MWI, consiste en un mélange de carbone biogène et de carbone fossile. Le carbone biogénique est contenu dans des matériaux combustibles qui ont poussé récemment, comme le bois, les aliments, les plantes, le papier, etc., et le CO₂ contenu fait partie d’un cycle naturel. Le carbone fossile est contenu dans les matériaux combustibles qui se sont développés des millions d’années auparavant, comme le charbon, le pétrole et le plastique. Ces différents matériaux peuvent être identifiés par un marqueur des atomes de carbone, les matériaux fossiles étant composés de 12C et les matériaux biogènes de 14C.

Lorsque le combustible est brûlé, des carbones sont émis dans l’atmosphère. Le CO₂ biogénique est ainsi défini comme neutre en CO₂, car le CO₂ libéré par le processus de combustion n’était lié à la matière que peu de temps auparavant. Seule la partie fossile de l’émission de CO₂ est définie comme une source de GES. En déterminant la fraction 14C des gaz de combustion, il est possible de déterminer la partie biogène du combustible.

Pour la détermination de la fraction biogène, le système AMESA B extrait une partie des gaz de combustion dans des conditions de proportionnalité de volume et le CO₂ est échantillonné dans une cartouche adsorbante remplie d’ascarite ou de chaux sodée. Après une période d’échantillonnage de plusieurs heures à un mois, la cartouche est envoyée à un laboratoire de datation du carbone pour appliquer la méthode du carbone 14 et déterminer la proportion des isotopes 14C et 12C dans le CO₂. Avec le résultat de l’analyse et l’information de la fraction 14C, il est possible de calculer la fraction émise de CO₂ biogénique et fossile ou la quantité d’énergie verte.

Le principe utilisé est une méthode standardisée et conforme aux normes EN ISO 13833 (émissions des sources fixes) et DIN EN 15440 (Combustibles solides de récupération – Méthode de détermination de la teneur en biomasse) retirée en 2021 et remplacée par la norme EN ISO 21644:2021.

Le développement de l’échantillonneur en continu du CO₂ biogénique Amesa-B, est basé sur les connaissances et les expériences de plus de 20 ans dur les systèmes bien connus AMESA D pour l’échantillonnage continu des dioxines et AMESA M pour l’échantillonnage continu du mercure pour garantir des résultats de mesure fiables.

Sources :

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