NanoFlueGas : une étude pionnière sur l’incinération de déchets nanostructurés

L’INERIS, Mines Nantes et Trédi, filiale du groupe Séché Environnement ont conduit, avec le soutien de l’ADEME, le projet NanoFlueGas, qui constitue l’un des premiers projets sur la sécurité des nanomatériaux en fin de vie, notamment dans le cadre de la filière incinérative. Ces travaux exploratoires montrent, d’une part, que la nanostructure de certains déchets peut être transférée dans les émissions brutes en sortie de four qui sont générées par le processus de combustion. D’autre part, les premiers résultats indiquent que les systèmes d’épuration de type filtre à manche font preuve d’une bonne efficacité pour traiter ces émissions contenant des nanos.

Texte

Les produits nanostructurés ne bénéficient pas pour l’heure de traitement particulier en fin de vie. Il n’existe pas de filière d’incinération spécifique et l’efficacité des procédés actuels d’épuration des fumées n’est pas démontrée vis-à-vis de ce risque spécifique. En effet, la réglementation ne prend pas encore en compte les spécificités des nanomatériaux. Dans ce contexte, l’INERIS, Mines Nantes et TREDI, filiale du Groupe Séché Environnement, ont mis en commun leur expertise pour mener à bien, entre 2011 et 2014, le projet NanoFlueGas.

Ce projet exploratoire est réalisé dans le cadre du programme CORTEA de l’ADEME « Connaissance, réduction à la source et traitement des émissions dans l’air », qui s’attache à prendre en compte les questions de santé-environnement dans les travaux de recherche sur la qualité de l’air. Coordonné par l’INERIS, le projet NanoFlueGas a pour vocation de contribuer à améliorer la sécurité de la filière traitement de déchets, en particulier l’incinération, vis-à-vis du risque présenté par les nanomatériaux manufacturés.

Contribuer à la sécurité de la filière incinération

L’objectif est d’une part de mieux appréhender, sur la base de l’étude de trois déchets, les mécanismes d’émission de nanocharges dans le processus de combustion. D’autre part, le projet se propose d’évaluer l’efficacité, vis-à-vis des nanomatériaux, des systèmes d‘épuration des effluents gazeux utilisés dans les installations modernes d’incinération de déchets. Ce projet est pionnier en ce qu’il s’efforce d’étudier la question de l’émission potentielle de nanos dans des conditions se rapprochant au mieux des conditions d’exploitation réelles de la filière de traitement de déchets par incinération. NanoFlueGas a ainsi permis de développer deux pilotes expérimentaux pour réaliser les essais : un four tubulaire et un système de filtration sur manche assistée par injection de sorbants. Au terme de l’étude des gisements, trois déchets-types ont été sélectionnés pour la phase d’étude des émissions de combustion : un déchet «Carbone» sous forme de poudre, un déchet «Peinture» liquide et un déchet «Polymère» qui prend la forme d’un solide pâteux. Dans les trois cas, la présence de nanomatériaux dans le déchet a pu être confirmée et quantifiée par le couplage de plusieurs techniques analytiques.

Une base de connaissances qui ouvre la voie à d’autres travaux de recherche

Les résultats du projet NanoFlueGas constituent un premier socle de connaissances sur la fin du cycle de vie des nanos et ouvrent la voie à d’autres travaux visant à améliorer la prise en compte de la nanosécurité dans la maîtrise des risques de la filière incinération. Les émissions brutes produites par les déchets en phase de combustion ont été étudiées avant épuration. Dans les trois cas, on observe l’émission d’un aérosol nanostructuré lors du processus de combustion : un aérosol de nano-carbone (déchet «Carbone») et deux aérosols de nano-silice (déchets «Polymère» et «Peinture»). L’incinération ne supprime pas systématiquement le caractère nano-structuré des déchets, certaines nanocharges pouvant être transférées aux effluents gazeux bruts. Dans le cas du déchet Polymère, l’étude montre ainsi que la combustion entraîne l’émission, dans les gaz bruts, de deux familles distinctes de particules nanostructurées : l’une issue de la nano-structure contenue initialement dans le déchet, et l’autre produite par le processus de combustion. Par ailleurs, les travaux réalisés dans le cadre de NanoFlueGas soulignent l’intérêt des filtres à manches, associés à l’injection de sorbants, comme système de traitement des émissions brutes. Dans les meilleures conditions, il semble que ce procédé, testé sur un aérosol nano-carbone, parvienne à retenir plus de 96% en nombre des nanoparticules de carbone émises dans les fumées brutes. L’efficacité de ce type d’équipement est généralement combiné à d’autres procédés de traitement sur une même ligne d’épuration des fumées. Par ailleurs, l’analyse du rapport coût-bénéfice de l’utilisation de ce système s’avère favorable dans le cas des unités équipées pour la valorisation énergétique, selon les premières estimations.

Pour en savoir plus: Dossier de presse NanoFlueGas

Publié le 01.12.2016

par e-Talents Mines Nantes

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