Lorsque l'on envisage un traitement thermique des déchets, on peut rencontrer des termes tels que « calcination » et « pyrolyse ». Bien que les deux processus impliquent le chauffage des matériaux, il s'agit de procédés fondamentalement différents, avec des objectifs et des résultats distincts. Comprendre ces différences est crucial pour choisir la technologie la plus efficace en fonction des besoins spécifiques de traitement des déchets.

Qu'est-ce que la calcination ?

La calcination est un processus de traitement thermique appliqué aux matériaux inorganiques, tels que les minéraux ou les minerais, afin d'éliminer les composants volatils ou d'induire des transformations chimiques. Elle consiste généralement à chauffer le matériau en présence d'air ou d'oxygène, ce qui entraîne une décomposition ou une transformation de phase sans faire fondre la substance.

L'objectif principal de la calcination est de purifier ou de stabiliser le matériau en vue d'une utilisation ultérieure. Par exemple, dans l'industrie de la chaux, le calcaire (CaCO₃) est calciné à environ 900-1000 °C pour produire de la chaux vive (CaO) et du dioxyde de carbone. Ce processus est essentiel dans des industries telles que la production de ciment, la métallurgie et la céramique, où l'objectif est de créer des composés plus simples et plus réactifs. La calcination produit souvent un résidu solide, tel que des oxydes ou des cendres, avec une teneur réduite en humidité et en impuretés. C'est une méthode économe en énergie pour les matériaux qui ne nécessitent pas une décomposition complète, mais elle peut générer des émissions comme le CO₂, nécessitant un contrôle approprié dans les installations modernes.

Dans le contexte du traitement des déchets, des procédés similaires à la calcination (parfois confondus avec l'incinération) sont utilisés pour convertir les déchets en cendres inertes, minimisant ainsi le volume destiné à l'enfouissement. Cependant, cette approche privilégie la destruction plutôt que la valorisation des ressources.

Procédé de calcination

Qu'est-ce que la pyrolyse ?

La pyrolyse est un processus thermochimique qui décompose les matières organiques – telles que les plastiques ou les pneus – à des températures élevées en l'absence d'oxygène. Cet environnement sans oxygène empêche la combustion, permettant au matériau de se décomposer en molécules plus petites par craquage thermique.

L'objectif principal de la pyrolyse est de convertir les déchets en produits utilisables, notamment de l'huile de pyrolyse, du noir de carbone et du gaz de synthèse. Les températures varient généralement de 300 à 500 °C, selon la matière première et le produit souhaité. Par exemple, dans le recyclage des pneus, la pyrolyse permet d'obtenir jusqu'à 45 % d'huile, 30 % de noir de carbone et 10 % de gaz à partir d'une tonne de pneus usagés.

La pyrolyse est largement utilisée dans la gestion des déchets et la production d'énergies renouvelables. Elle est particulièrement intéressante pour le traitement des déchets ménagers mixtes, car elle permet de traiter des matières premières diverses sans tri préalable et génère moins d'émissions que l'incinération à ciel ouvert. Ce procédé se déroule dans un système contrôlé, permettant de récupérer les sous-produits pour la vente ou la réutilisation, ce qui contribue aux principes de l'économie circulaire.

Procédé de pyrolyse des déchets en huile

Principales différences

Pour mieux illustrer les différences, voici un tableau comparatif :

Pourquoi la pyrolyse pourrait-elle être un meilleur choix que la calcination ?

Pour le traitement des déchets ordinaires (tels que les déchets ménagers, les déchets industriels ou les matières organiques mixtes), la pyrolyse offre plusieurs avantages par rapport à la calcination :

Récupération des ressources :

Les procédés de calcination traitent la matière organique à haute température en présence d'air, produisant des cendres résiduelles minérales inertes et des gaz de combustion comme principaux produits. La majeure partie de l'énergie chimique contenue dans la matière organique est libérée sous forme de chaleur. Bien que cela permette de réduire le volume des déchets, les ressources ne sont pas récupérées.

En revanche, la pyrolyse décompose efficacement les composants organiques en ressources précieuses :

Huile de pyrolyse : Peut être utilisée comme combustible pour les chaudières industrielles ou raffinée pour produire du carburant diesel de meilleure qualité.

Applications de l'huile de pyrolyse

Gaz de synthèse : Un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone produit pendant la pyrolyse, qui peut être directement récupéré et utilisé comme combustible pour le chauffage des équipements de pyrolyse.

Système de recyclage du gaz de synthèse des équipements de pyrolyse (DOING)

Noir de carbone : Peut être compressé en granulés pour la combustion ou finement broyé pour être utilisé dans les pneus, les pigments, etc.

Utilisations du noir de carbone issu de la pyrolyse

Avantages environnementaux :

Si elle n'est pas correctement gérée, la calcination peut facilement produire des gaz nocifs tels que les dioxines, les oxydes de soufre et les oxydes d'azote, nécessitant un traitement poussé des gaz d'échappement.

Fonctionnant en milieu anaérobie, la pyrolyse évite la production de sous-produits nocifs courants dans les processus de combustion (tels que les dioxines et les furanes). Les émissions de la pyrolyse sont généralement plus propres et plus faciles à traiter.

Dispositifs de protection de l'environnement pour les installations de pyrolyse (DOING)

Énergie et économie :

Lors du traitement des déchets courants, la calcination utilise uniquement la matière organique comme « combustible », et l'énergie est utilisée une seule fois sous forme de chaleur, sans permettre une récupération des ressources par étapes, ce qui limite les avantages économiques.

Le gaz de synthèse et l'huile de pyrolyse produits par la pyrolyse peuvent être utilisés pour alimenter le processus de pyrolyse lui-même, ce qui le rend plus économe en énergie. L'huile de pyrolyse et le noir de carbone obtenus peuvent être vendus comme produits de base, améliorant ainsi la rentabilité du projet.

Analyse de rentabilité d'une usine de pyrolyse de pneus (DOING)

Traitement des déchets mixtes :

Les déchets ordinaires sont intrinsèquement hétérogènes. La pyrolyse est bien adaptée au traitement de ce mélange, décomposant les plastiques, les matières organiques et autres composants en leurs éléments constitutifs pour obtenir des produits de valeur. Bien que la calcination soit efficace pour certains matériaux inorganiques, elle n'est pas conçue pour cette décomposition organique complexe.

Matières premières pour équipements de pyrolyse

En résumé, si votre question concernant la « gestion des déchets » porte sur une réduction efficace des déchets avec une valeur ajoutée, la pyrolyse offre une méthode équilibrée qui répond à la fois aux exigences environnementales et à la viabilité économique. 

Si vous explorez des options pour le traitement des déchets généraux et que vous êtes intéressé par une technologie permettant de récupérer des produits de valeur, nous vous invitons à en apprendre davantage sur les capacités des solutions de pyrolyse de la société DOING.