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Valorisation multifilières des déchets chez Vernéa par méthanisation et combustion

Résumé de la fiche de cas – Maîtrise d’ouvrage publique – Méthanisation et production électrique par vapeur – Combustible : 230 000 tonnes de déchets ménagers et biodéchets par an – Production de compost par voie distincte – Puissance électrique : 17 MWé – Production électrique : 130 GWh/an – Exploitation : Sita – Mise en service : automne 2013.

Depuis 2008, la politique européenne sur les déchets est réglementée par la directive 2008/98/CE. Celle-ci s’articule autour des principes de pollueur payeur, de proximité (gestion des déchets au plus près de leur lieu de production) et de responsabilité élargie du producteur. Cette directive impose également aux États membres des objectifs chiffrés de recyclage et de valorisation à l’horizon 2020. Ainsi, le réemploi et le recyclage des déchets ménagers tels que les papiers, métaux, verres ou plastiques devront atteindre un minimum de 50% en poids global d’ici 2020. En France, le Grenelle de l’Environnement a transposé ces orientations et fixe l’objectif d’atteindre à l’horizon 2015 un taux de valorisation des déchets ménagers et assimilés de 45% minimum.

Vernéa webh

Le site de Vernéa à Clermont-Ferrand, mis en place par le VALTOM, traite les déchets ménagers du Puy-de-Dôme et du nord de la Haute-Loire. Selon la nature des déchets, ce pôle les valorise sous trois formes : énergie électrique, compost agricole et matériaux. Grâce à ce dispositif dit multifilières, les 230 000 tonnes de déchets collectés chaque année sur ce territoire ont vu leur taux de valorisation passer de 35 à 70% (2013). Il comprend :

  • Une unité de tri mécanique des ordures ménagères résiduelles, d’une capacité maximale de 205 500 tonnes par an, qui traite toutes les ordures ménagères résiduelles réceptionnées sur le site permettant ainsi l’optimisation de la valorisation matière, énergétique et organique.
  • Une unité de valorisation biologique composée de deux équipements qui fonctionnent en synergie :  une unité de méthanisation de la fraction fermentescible des ordures ménagères, d’une capacité de 16 000 tonnes par an, qui permet la conversion de la biomasse en énergie et produit un amendement organique, et une plateforme de compostage des déchets verts, d’une capacité de 8 500 tonnes par an, qui permet la valorisation organique des déchets et l’enrichissement des sols, plus spécifiquement agricoles.
  • Une unité de valorisation énergétique (UVE) d’une capacité limitée à 150 000 tonnes par an, qui permet la combustion de la fraction combustible avec valorisation énergétique. L’utilisation de ce procédé permet de diminuer la quantité des déchets ultimes à enfouir tant au niveau du volume (90%) que de la masse (70%).
  • Une unité de stabilisation biologique, d’une capacité de 51 500 tonnes par an, complémentaire des équipements prévus par le Plan départemental d’élimination des déchets ménagers et assimilés, qui permet quant à elle de réduire d’environ 35% la masse des déchets biodégradables et de limiter encore plus la quantité de déchets à enfouir ainsi que les nuisances des CET (lixiviats et biogaz).

Vernéa Schéma web

L’idée du multifilières fait son chemin

Grenoble, Marseille, Clermont-Ferrand, Rochefort l’ont déjà adoptée. En Angleterre, le Comté de North Yorkshire lui ouvre une avenue, avec une usine qui traitera 350 000 tonnes de déchets par an ! Valorisations biologiques et thermiques font bon ménage. Le contrat établi par le multifilière est le suivant : la valorisation biologique est servie la première. La matière organique lui revient de plein droit. Elle en fait du compost et, dans le cas de la méthanisation, complète cette valorisation matière par une production d’énergie. L’unité thermique s’occupe du reste qu’elle transforme en électricité, en chaleur et en mâchefers recyclables en travaux publics. C’est une bonne complémentarité : la valorisation biologique se débarrasse des indésirables qui pollueraient son compost et offre en échange, à la filière thermique, un combustible plus sec et donc plus énergétique, le CSR (Combustible Solide de Récupération).

“Il est évident qu’il est absurde de brûler des déchets de cuisine humides tout comme il est absurde d’essayer de composter du plastique“ souligne Hugues SEUTIN, Directeur du Traitement Mécano-Biologique chez VINCI Environnement. “L’intelligence du multifilières réside dans le fait qu’il dédie à chaque type de déchets une valorisation qui correspond à sa nature. Le traitement biologique, en plus de permettre un combustible de meilleure qualité, permet de restituer au sol la matière organique“. 

“À quelques euros près, investissement et exploitation confondus, le multifilières revient au même coût que la valorisation énergétique seule“ ajoute Thierry TRINQUARD, Directeur du Traitement Thermique chez VINCI Environnement.“Dans une configuration multifilières, la production énergétique, par tonne traitée dans l’unité thermique, est augmentée de 15 à 50% et le coefficient d’efficacité énergétique imposé par l’Europe est plus facile à atteindre. Et avec la méthanisation, le bilan est encore plus fort et les recettes plus importantes. Par ailleurs, l’unité thermique traite moins de déchets. Elle est plus petite, coûte moins cher à construire et à exploiter“. 

Chaîne de tri mécanique - Cliquer pour agrandir

Chaîne de tri mécanique – Cliquer pour agrandir

“Le multifilières ne consiste pas à juxtaposer les deux filières mais à travailler sur toutes les synergies techniques et économiques qui découlent de leur assemblage“ ajoute Hugues SEUTIN. “Bien sûr, la condition est qu’elles cohabitent à proximité immédiate l’une de l’autre. Des équipements, des infrastructures sont mutualisés. Au-delà de ces économies, de vrais leviers d’optimisation peuvent être actionnés. Sur VERNÉA, par exemple, les besoins énergétiques de la méthanisation sont satisfaits par l’unité thermique. Le biogaz issu de la méthanisation est valorisé par l’unité thermique. Ces transferts se traduisent par des économies d’échelle, des investissements mutualisés“. 

Un dernier argument joue en la faveur du multifilières. “Grâce à la diversification des filières et à la souplesse combinée des traitements biologiques et thermiques, les collectivités disposent de marges de manoeuvre qui leur permettent de jongler avec leurs déchets en fonction, par exemple, d’évolutions réglementaires“, explique Thierry TRINQUARD. “Elles disposent d’une solution intégrée qui leur permet de collecter sélectivement la Fraction Fermentescible des Ordures Ménagères (FFOM) ou de ne pas le faire, de traiter les déchets végétaux avec les ordures ménagères résiduelles (OMr). Il est aussi possible d’optimiser l’utilisation de l’unité thermique spécialement adaptée aux forts pouvoirs calorifiques, en valorisant thermiquement des déchets commerciaux ou encombrants qui ne peuvent être traités en grande quantité dans les installations traditionnelles…“ 

Vidéo qui explique les principes du centre de valorisation multifilières :

 L’unité de valorisation énergétique (UVE)

La valorisation énergétique s’appuie sur la chaleur dégagée par l’incinération des déchets qui ne peuvent être ni recyclés, ni compostés, ni méthanisés. Utilisés comme combustibles, ils permettent de produire de la vapeur et de l’électricité. Vernéa traite ainsi les matières « sèches » des déchets ménagers résiduels, séparés par le tri mécanique; ainsi que des encombrants déposés en déchèteries (matelas, canapés, armoires, etc.) préalablement broyés, et des déchets d’activités économiques (plastique non recyclable, bois). Chaque année, ce pôle produira ainsi environ 120 000 MWh d’électricité, dont 20% pour alimenter et satisfaire les besoins du site. Les 80% restants sont revendus à un opérateur électrique, pour alimenter environ 70 000 habitants en électricité (hors chauffage). Concernant la plus grande partie de l’énergie produite (les 2/3), la chaleur, une petite partie seulement est aujourd’hui utilisée dans le processus de méthanisation thermophile. Et pour l’immense majorité de la chaleur restante, une réflexion de valorisation est en cours autour du développement d’un réseau de chaleur … dommage qu’on y ait pas pensé en même temps que l’usine !

L'UVE - Cliquer pour agrandir

L’UVE – Cliquer pour agrandir

Vidéo de présentation du site depuis la mise en service industrielle :

L’unité de valorisation biologique (UVB)

Une unité de méthanisation d’une capacité de 16 000 tonnes constitue le coeur de l’UVB. Cette installation traitera les biodéchets (déchets de cuisine, tontes, fleurs fanées,…) qui seront collectés sur une partie du territoire grâce à l’instauration d’une 3ème poubelle pour le tri de ces déchets. L’Unité de Valorisation Biologique de Vernéa accueille les biodéchets issus des collectes sélectives ainsi que les déchets verts issus des déchèteries. Composée de deux équipements fonctionnant en synergie dans un bâtiment clos, cette double filière de valorisation s’appuiera sur des phénomènes naturels de dégradation de la matière organique par fermentation: une unité de méthanisation, couplée à une plateforme de compostage. Le procédé retenu est une méthanisation thermophile par voie sèche (température moyenne 55 à 60°C ) avec un temps de séjour moyen de 10 à 15 jours dans un tunnel rotatif.

UVB - Cliquer pour agrandir

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Informations clés sur Vernéa
Tonnage de déchets entrants 230 000 tonnes/an
OM sèches (CSR) incinérées 150 000 tonnes/an
Biodéchets méthanisés 16 000 tonnes/an
Production de compost agricole 6000 tonnes/an
Valorisation des métaux fer et alu 4500 tonnes/an
Production de vapeur de l’UVE 78 tonnes de vapeur/heure
Température de combustion de l’UVE > 850°C
Technique de méthanisation de l’UVB Voie sèche en tunnel de 50 m
Température de méthanisation 55°C
Production électrique de l’usine 17 MWé
Production d’électricité des CSR 120 GWh/an
Production d’électricité du biogaz 11 GWh/an
Valorisation externe de chaleur 0 MWh actuellement
Mise en service Automne 2013
Effectifs de l’usine 51 personnes
Investissements 200 millions €
Constructeur Vinci Environnement
Exploitant Sita (Suez Environnement)

 La maîtrise des impacts environnementaux

Le VALTOM et SITA ont mis en place sur Vernéa des technologies de traitement qui s’articulent autour de deux objectifs : le traitement des odeurs et le traitement des fumées.Vernéa webv

Lors de la production de compost, des gaz sont naturellement produits durant le processus de décomposition organique et de fermentation des déchets. Afin d’éviter toute nuisance olfactive, deux traitements complémentaires sont mis en place :

  • un premier traitement, chimique, permet de « casser » les molécules et ainsi de neutraliser les odeurs ;
  • il est suivi d’une filtration à l’aide d’un biofiltre composé de fibres végétales.

Un Jury de Nez, composé de riverains, permet d’attester du bon fonctionnement des traitements et reste en contact régulier avec les équipes de Vernéa.

L’Unité de Valorisation Énergétique de Vernéa, en transformant les déchets ménagers en électricité, produit également des fumées composées de gaz et de poussières. Un dispositif complet de traitement constitue la moitié des équipements de l’Unité de Valorisation Énergétique et permet de traiter toutes les fumées avant rejet dans l’atmosphère. Trois traitements sont mis en place pour une efficacité maximale :

  • Un électrofiltre permet une première filtration. Composé d’électrodes et de plaques créant un champ électrique, il permet de capter les poussières contenues dans les fumées. Elles sont par la suite récupérées et acheminées dans une installation de stockage des déchets dangereux.
  • Un filtre à manches complète cette première opération. Composé de 1 600 manches de plus de 4 mètres de haut et de 10 cm de diamètre, ce dispositif permet grâce à l’injection de deux réactifs – du charbon actif et du bicarbonate de sodium – de neutraliser les dioxines et les métaux lourds. Ces particules sont par la suite récupérées et valorisées en bicarbonate de sodium dans une installation spécialisée.
  • Un catalyseur constitue une barrière supplémentaire pour le traitement catalytique des dioxines et permet également de traiter les oxydes d’azote par injection d’eau ammoniacale qui les décompose en eau et en azote. L’azote gazeux, principal composant de l’air, est alors renvoyé sans risque vers l’atmosphère.

Pour en savoir plus : 

Frédéric Douard