Le mâchefer est un résidu de la combustion du charbon ou du coke dans les fours industriels ou bien de celle des déchets ménagers dans les unités d'incinération de déchets non dangereux (UIDND), on parle alors de mâchefers d’incinération des déchets non dangereux (MIDND).
Les mâchefers se présentent sous la forme d'agrégat composés de métaux, de verre, de silice, d'alumine, de calcaire, de chaux, d'imbrûlés et d'eau.
En 2015, plus de 3 millions de tonnes de mâchefers d’incinération de déchets non dangereux étaient produites chaque année en France.
Ces mâchefers sont en majorité (84%) traités en installation de maturation et d’élaboration (IME), puis valorisé en technique routière. Le reste (16%) étant dirigé en installation de stockage de déchets non dangereux (ISDND).
Traitement des mâchefers
En sortie de four les mâchefers sont refroidis, criblés pour retirer les plus gros imbrûlés et déferraillés.
Les mâchefers sont alors soumis à un test de lixiviation, 100 g sont plongés dans 1 l d'eau et on mesure la solubilisation de métaux lourds (Plomb, Mercure, Cadmium...). Selon les résultats les mâchefers sont soit directement valorisables (catégorie V), soit valorisables après maturation (catégorie M), soit doivent être stockés en centre d'enfouissement (catégorie S).
La maturation fait appel au pouvoir de carbonatation (par le CO2 atmosphérique) de la chaux présente dans les mâchefers, qui en 3,5 mois de maturation en moyenne fait baisser le pH et stabilise les caractéristiques chimiques de mâchefers (précipitations des métaux lourds).
L'élaboration correspond à la préparation des mâchefers pour un usage technique, c'est-à-dire retirer les imbrûlés, les métaux restants pour les recycler, et à calibrer l'ensemble.
A l'issue du traitement, les mâchefers se composent de :
- 63% de silice et d'alumine,
- 19% de calcaire et de chaux
- 15% d'eau
- 2% d'imbrulés
- <1% de métaux lourds
Usages
Pisé de mâchefer
Le mâchefer, résidu solide de la fusion de minerais ferreux et de la combustion de la houille dans les fours industriels, broyé et mélangé à un liant, le plus souvent la chaux, constituait un matériau de construction vers la fin du XIXe et début du XXe siècle. Le pisé de mâchefer, contrairement au pisé de terre, supprime les problèmes d'humidité et augmente les caractéristiques mécaniques du matériau. Le développement du bassin économique lyonnais à cette époque a permis de disposer de scories importantes issues des fours industriels rendant ce matériau très compétitif.
Usages récents
Jusque dans les années 1970, les mâchefers industriels pouvaient être utilisés sous forme de renfort dans les carreaux de plâtre des cloisons intérieures des logements, avec un parement en plâtre des 2 côtés.
Les caractéristiques techniques sur le court terme de mâchefers sont identiques à celle des granulats naturels, ils ne le sont pas sur le long terme.
Aujourd'hui les mâchefers sont majoritairement utilisés en technique routière comme sous-couche routière ou remblais de tranchée, évitant ainsi l'usage de granulat vierge.
Risques
Les mâchefers issus du traitement des déchets sont plus ou moins pollués et doivent être recyclés avec précaution. Jusque dans les années 1990, il était d'usage, dans les usines d'incinération d'ordures ménagères, d'incorporer les résidus d'épuration des fumées d'incinération des ordures ménagères dans les mâchefers. Ceux-ci bénéficiaient ainsi des qualités de liant hydraulique des suies (effet de prise comparable à celui du ciment). En France, l'arrêté du relatif aux installations d'incinération de résidus urbains (point 2 de l'article 14 de l'annexe de l'arrêté) interdit que les suies soient désormais mélangées aux mâchefers.
En France, en 2016, seules 110 kt de mâchefers (sur un total de 2 289) sont mis en décharge. L'immense majorité des mâchefers est conséquemment valorisée sous forme de matière, soit directement, soit le plus souvent après maturation.
Des mâchefers peuvent présenter un taux trop élevé de dioxines. La Suisse interdit l'utilisation des mâchefers dans la construction routière.
Législations
En France, la valorisation des Mâchefers d'incinération d'ordure ménagère était soumise à la circulaire du 9 mai 1994, elle est désormais cadrée par l’arrêté ministériel du 18 novembre 2011 (applicable depuis le 1er juillet 2012) relatif au recyclage en technique routière des Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux (MIDND)[1].
Cette nouvelle réglementation distingue les Mâchefers d’Incinération des Déchets Non Dangereux des Mâchefers d’Incinération des Déchets Dangereux, ces derniers ne pouvant pas être valorisés et devant être entreposés en centre de stockage.
Afin de protéger l'environnement et d'éviter tout risque, la législation exige des tests de lixiviation sur de nombreuses substances (As, Ba, Cd, Cr Total, Cu, Hg,Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Zn, Fluorures, Chlorures, Sulfates) et précise des conditions d'usage hors des zones inondables, à proximité des cours d'eau et des points de captages d'eau potable...
La circulaire du ministère de l'environnement du détermine les différentes catégories de mâchefers et leur aptitude à réutilisation. On prend en compte la teneur en imbrûlés et le risque de transfert des polluants internes par dissolution (phénomène de lixiviation).
- Les mâchefers sont considérés comme valorisables (catégorie V) si leur teneur en imbrûlés est inférieure à 5 % et s'ils sont faiblement lixiviables (ils contiennent peu de métaux lourds facilement solubles).
- Les mâchefers intermédiaires (catégorie M, comme maturation) ne respectent pas tous les critères de la catégorie précédente mais doivent pouvoir les atteindre après quelques semaines de stockage ; c'est le temps généralement nécessaire à l'accomplissement d'un phénomène de carbonatation qui « emprisonne » les molécules polluantes au sein du matériau.
Les autres mâchefers doivent être mis en stockage permanent (catégorie S).
La caractérisation des machefers doit être effectuée par un laboratoire accrédité Cofrac ISO/CEI 17025.
En zone dite "vulnérable" (aux inondations en particulier), dans les réserves naturelles l'utilisation de mâchefers ou cendres d'incinération peut être interdite. En forêt, le label PEFC demandé par l'ONF comporte une recommandation de ne pas importer tout type de déchets en forêt.
En 2011, le ministère de l’écologie doit produire deux textes sur les mâchefers issus de l’incinération des ordures ménagères et ne pouvant faire l’objet d’une valorisation pour des raisons techniques, ce qui inquiète les ONG environnementales.
Voir aussi
Articles connexes
- Laitier (sidérurgie)
- Exemple d'utilisation du mâchefer dans l'aire toulonnaise
- Scorie (métallurgie)
- Résidus d'épuration des fumées d'incinération des ordures ménagères
Liens externes
- Mâchefers sur cniid.org, site géré par Zéro déchet France.
- (en) Municipal incinarator bottom ash sur sciencedirect.com
Bibliographie
- Amorce (2017) DT92 - État des lieux de la gestion des mâchefers en France (novembre)
- Amorce (2017) DT91 - Utilisation des mâchefers en travaux publics (novembre)
- BORRAS-FONT Pol & al. (2016) ; Etat des lieux du recyclage et de l'élimination des mâchefers en France ; travail d'étudiants de l'école centrale de Lyon 12/04/2016, PDF, 39 p
- Collectif Dunod ; Mâchefers d'incinération des ordures ménagères Etat de l'art et perspectives ; éditions Dunod ; 07/07/2008
- (en)Asokan, P., Saxena, M., & Asolekar, S. R. (2005). Coal combustion residues—environmental implications and recycling potentials. Resources, Conservation and Recycling, 43(3), 239-262 (résumé).
- (en)[PDF] Franco, A., & Diaz, A. R. (2009). The future challenges for “clean coal technologies”: joining efficiency increase and pollutant emission control. Energy, 34(3), 348-354.
