Manuel sur l'environnement II - Association Bernica

Au sujet de quelques propriétés physico-chimiques des, eaux sulfurées sodiques ..... Du mode de gestion des Etablissements et Sources thermales sous la forme de ...... allergiques respiratoires, par C. BERLIOZ, A. DEBIDOUR et R. WOLF ROM . ..... Examen clinique d'un sujet au cours de la sixième décennie, par le P" H.

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Manuel sur lenvironnement II

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Manuel sur l'environnement Volume II: Agriculture, secteur minier et énergie, industrie et artisanat (GTZ / BMZ, 1996, 751 pages)

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(introduction...)

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Agriculture

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Secteur minier et énergie

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Industrie et artisanat

Manuel sur l'environnement Volume II: Agriculture, secteur minier et énergie, industrie et artisanat (GTZ / BMZ, 1996, 751 pages)
Documentation pour l'étude et l'évaluation des effets sur l'environnement
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Ministère fédéral allemand de la Coopération économique et du Développement(BMZ)
Tous droits réservés(c) Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH, Eschborn 1995
Imprimé et diffusé par les éditions Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Brunswick
La maison d'édition Vieweg fait partie du groupe Bertelsmann International.
Composition : Service linguistique de la GTZ
Responsable de la traduction : Service linguistique de la GTZ
Impression et reliure : Lengericher Handelsdruckerei, Lengerich
Ce livre a été imprimé sur du papier blanchi sans chlore et sans acide
Imprimé en Allemagne
ISBN 3-528-02311-2
Pour pouvoir, dans le cadre de la coopération au développement, évaluer ob-jectivement l'impact environnemental d'un projet ou de plans sectoriels concernant par exemple des implantations industrielles, il faut disposer de connaissances vastes et approfondies en la matière. Les soixante dossiers réunis dans les volumes I et II du "Manuel sur l'environnement" donnent une vue d'ensemble des effets écologiques pouvant découler des divers secteurs et activités examinés ainsi que des mesures de protection applicables. Ces outils de travail sont censés servir à la préparation et à l'examen d'études complètes sur les aspects environnementaux d'un projet. Ils ont été rédigés de manière à pouvoir être utilisés aussi bien pour la planification que pour l'évaluation finale des projets. La gamme des domaines traités (planification multisectorielle, infrastructure, agriculture, exploitation minière et énergie, industrie et artisanat) couvre les prin-cipaux champs d'intervention de la coopération au développement ainsi que les activités générales de planification dans les pays en voie de développement. Le volume III comporte une présentation claire des principaux paramètres servant à déterminer les pollutions et nuisances ainsi que des valeurs limites ou normes fixées par différents pays et est, par conséquent, un auxiliaire utile pour l'évaluation des effets exercés par chacun des domaines d'activités sur l'environnement. Le Manuel a été réalisé en étroite collaboration avec la Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) et la Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) .
Agriculture
27. Production végétale
1. Présentation du domaine d'intervention
Les termes ci-dessous reviennent souvent dans ce dossier et demandent par conséquent à être définis:
- La culture pure consiste à pratiquer une seule culture sur un terrain, comme par exemple le riz. La succession, dans le temps, de différentes cultures pures sur un même champ est appelée assolement.
- Les cultures associées consistent à faire pousser en même temps sur une parcelle plusieurs espèces de plantes utiles durant une partie ou la totalité de la période de végétation. Exemple: la combinaison manioc - niébé - sorgho.
- Les cultures annuelles sont généralement issues de la végétation herbacée à cycle végétatif d'une année (par exemple céréales, légumineuses, espèces légumières, tabac).
- Les cultures pérennes sont des plantes exploitées sur plusieurs années. Chaque plante n'est semée ou plantée qu'une fois, comme les arbres fruitiers, le thé, le café et le cacao.
- Une monoculture est une culture effectuée pendant plusieurs saisons culturales sur le même terrain, par exemple la culture de la canne à sucre.
Si on inclut la production ligneuse ainsi que la production de matières premières renouvelables, de produits fourragers et de plantes stimulantes, la production végétale représente, du point de vue de la superficie occupée, la principale forme d'emprise sur le milieu naturel de la planète.
Dans les systèmes agraires traditionnels, les associations culturales sont la règle; elles correspondent à des stratégies d'autosubsistance des paysans. La mise en oeuvre d'intrants externes comme les engrais et les pesticides est réduite et reste exceptionnelle.
En revanche, les grandes plantations sont généralement exploitées en monoculture (canne à sucre, coton) ou en culture permanente (café, thé, cacao). Ces systèmes culturaux s'inscrivent dans l'économie marchande et sont tributaires d'intrants externes.
La production végétale a recours aux mesures relevant des domaines suivants:
- Protection des végétaux;- Machinisme agricole;- Irrigation;- Sélection des espèces et variétés;- Travail du sol et fertilisation;- Soins culturaux et lutte contre les adventices, récolte, traitement post- récolte, stockage;- Lutte contre l'érosion, etc.
Les plantes sont cultivées pour l'autoconsommation ou la commercialisation. Elles remplissent en outre des fonctions de protection vis-à-vis du sol, de l'air et de l'eau.
La production végétale se déroule dans les exploitations traditionnelles, qui font principalement appel à la main-d'oeuvre familiale pour assurer la subsistance du ménage et obtenir un revenu monétaire.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
Dans les systèmes agro-écologiques, l'homme devient le maillon dominant de l'écosystème (écosystèmes à dominance anthropogène). Ces écosystèmes se distinguent des écosystèmes naturels par le fait que les processus de régulation naturels cèdent le pas au contrôle exercé par l'homme.
Dans le milieu naturel, les végétaux sont une composante de l'écosystème de même qu'un facteur décisif pour sa préservation. Suivant la technique culturale mise en oeuvre, l'environnement peut subir des dommages ou des atteintes spécifiques, résultant de la nature, de l'intensité et de la synergie des mesures culturales. Ils peuvent causer la disparition d'espèces, détériorer la structure du sol et entraîner des pollutions physiques (produits phytosanitaires, nitrates, salinisation par irrigation et fertilisation, etc.) des sols, de l'eau et de l'air. Les écosystèmes naturels aux fonctions multiples sont supplantés progressivement par des systèmes d'utilisation des terres artificiels et pauvres en espèces.
L'utilisation croissante de moyens de production industriels (engrais, pesticides, machines agricoles, énergie) et l'inadaptation des systèmes d'exploitation entraînent la pollution de l'eau potable par les engrais et les pesticides, l'érosion des sols, la désertification et l'érosion génétique.
2.1 Effets sur l'environnement
2.1.1 Les sols
Les sols sont le fondement même de la production végétale et sont donc indispensables à la survie de l'espèce humaine.
La protection des sols est une mesure indispensable si l'homme veut conserver un cadre de vie sain et garantir durablement son approvisionnement en produits alimentaires de qualité.
Les possibilités de modifier les caractéristiques du site sont restreintes. Les pratiques culturales doivent, de ce fait, être adaptées aux conditions naturelles dans lesquelles s'effectue l'utilisation d'un sol.
L'érosion, c'est-à-dire l'enlèvement des couches arables par l'eau ou le vent, est l'une des conséquences les plus problématiques de l'exploitation agricole, surtout dans les pays tropicaux.
Les pertes de terre effectives varient suivant les espèces cultivées et les façons culturales. Pour les minimiser, on cherchera à garantir une couverture végétale du sol tout au long de l'année. En monoculture et en culture pure, le danger d'érosion est d'autant plus grand que la croissance des jeunes plants (maïs ou légumineuses à graines par exemple) est lente, que la densité de plantation est faible et que le désherbage est systématique. Les cultures annuelles, comme les céréales, les tubercules ou les légumineuses à graines, nécessitent des travaux du sol fréquents; elles ont donc des effets plutôt négatifs sur la structure du sol et favorisent ainsi la dégradation des sols.
A l'opposé, les cultures pérennes telles les cultures fruitières empêchent, dans la majorité des cas, l'érosion du sol dès lors que le couvert est fermé; elles offrent un ombrage permanent qui ménage la structure du sol.
L'érodibilité d'un sol dépend, entre autres facteurs, de ses caractéristiques physiques: le sable fin et les particules abrasives sont les éléments les plus faciles à transporter, tandis qu'une proportion élevée de graviers, de cailloux et d'argile a pour effet de freiner l'érosion. Une forte teneur en humus stabilise la structure d'un sol et accroît sa capacité de rétention en eau; elle a donc des effets anti-érosifs.
Les principales techniques de lutte contre l'érosion sont:
- une couverture suffisante du sol (cultures associées, semis sous couverture, etc.),
- les cultures pluri-étagées intégrant des essences arborescentes et arbustives,
- la parcellisation des superficies cultivées et l'installation de brise-vent perpendiculairement à la direction principale du vent,
- les mesures visant à éviter la surcharge de bétail et à empêcher le pâturage sur les parcelles portant de nouveaux semis (cf. dossier sur l'environnement "Production animale").
Une mécanisation trop poussée des travaux de préparation du sol et de récolte peut entraîner le compactage du sol, la formation de soles de labour et l'envasement des terrains, en particulier sur les sols tropicaux à structure instable. Il peut en résulter une diminution de l'infiltration d'eau et de l'aération pour la faune et la flore microbienne du sol ainsi que pour les plantes cultivées. La mécanisation peut aussi modifier la division du travail entre hommes et femmes.
Un travail du sol fréquent a généralement un effet stimulant sur l'activité microbienne et, par conséquent, sur la mobilisation d'éléments fertilisants, mais il présente aussi de graves inconvénients dans les régions tropicales; en effet:
- les pertes d'humus sont accélérées en raison des températures élevées,- la faune du sol est perturbée, ce qui ralentit l'humification.
Les cultures pures favorisent la pullulation d'organismes nuisibles et ont tendance à nécessiter une protection phytosanitaire accrue. La contamination des sols par les pesticides met en péril la faune et la microflore terricoles.
La matière organique joue un rôle éminent dans la dynamique des sols tropicaux. Elle sert de réserve d'eau, abrite des organismes vivants, favorise la stabilité structurale du sol et constitue une source et une réserve d'éléments fertilisants. C'est dans sa fonction de réservoir d'éléments nutritifs que la matière organique a une importance capitale, car les sols tropicaux contiennent rarement ces minéraux argileux précieux capables de fixer les éléments indispensables aux plantes. L'emploi d'engrais minéraux dépendra donc de la fraction de matière organique dans le sol. Si les apports d'engrais ne s'effectuent pas selon un rapport déterminé avec la substance organique, la matière fertilisante risque d'être lessivée et exportée vers les horizons inférieurs du sol. Des apports excessifs d'engrais sont donc discutables au plan écologique et désavantageux au plan économique.
C'est en monoculture et en culture pure (par exemple maïs, cacao, légumes-racines et légumes-tubercules) que le risque de déséquilibre dans l'assimilation des éléments fertilisants est en principe le plus élevé. Plus le nombre d'espèces présentes dans l'association ou la rotation culturale est élevé, plus l'assimilation d'éléments fertilisants est équilibrée, puisque des besoins variés en nutriments doivent être satisfaits. Comme les plantes ainsi combinées possèdent des systèmes racinaires différents (enracinement faible à profond) et des besoins nutritifs variables (faibles à élevés), la concurrence pour les nutriments, l'eau et la lumière est beaucoup plus faible.
2.1.2 L'eau
Le phénomène d'érosion évoqué plus haut peut provoquer une eutrophisation des eaux par entraînement d'éléments fertilisants comme le lisier ou le nitrate par exemple, mais aussi leur pollution par les résidus toxiques de pesticides.
2.1.3 L'air
Le climat édaphique des cultures associées pluri-étagées est en principe plus favorable et plus équilibré que celui des monocultures et des cultures pures annuelles. La vitesse du vent est ralentie, ce qui est profitable aux cultures sensibles au vent (bananiers par exemple).
En production végétale, les émissions de matières toxiques dans l'atmosphère proviennent principalement des traitements phytosanitaires chimiques. La volatilisation d'ammoniac lors de l'épandage de fumier ou de lisier ne joue qu'un rôle négligeable jusqu'à présent. En milieu tropical (températures élevées, capacité de sorption limitée des sols), elle peut représenter jusqu'à 80 % de la quantité totale d'azote.
La pollution de l'air et de l'atmosphère provient des gaz de fumée produits par l'utilisation d'engins agricoles, le défrichement par essartage et le brûlage des résidus de récolte; elle résulte aussi du dégagement de gaz comme le méthane et l'oxyde azoté par les rizières inondées et par les grands troupeaux de bovins. Ces facteurs sont en partie responsables de l'effet de serre.
2.1.4 La biosphère
Fondamentalement, plus l'exploitation s'intensifie, plus on risque d'assister à la raréfaction des espèces représentées et à la modification de l'équilibre entre les espèces. La culture itinérante sarclée, pratiquée dans les règles, c'est-à-dire en observant les temps de jachère nécessaires, représente l'intervention la plus limitée sur le plan spatial, à condition que seules les surfaces à relief plat soient défrichées sélectivement. Ce système sert non seulement à préserver les surfaces boisées, particulièrement les forêts ombrophiles et leurs ressources, mais aussi à protéger les personnes habitant aux alentours des forêts. Ces derniers détiennent souvent des connaissances précieuses sur les plantes intéressantes, par exemple au plan pharmaceutique, et sur les interactions écologiques du milieu dans lequel ils vivent.
La culture systématique de plantes utiles et le désherbage mécanique et chimique effectué à cette occasion conduisent à refouler les plantes sauvages. Il se produit une diminution du nombre d'espèces.
Dans les zones caractérisées par des périodes de sécheresse prolongée, le risque d'incendie est considérablement accru dans les monocultures de certaines essences pratiquées à grande échelle. Le feu peut entraîner non seulement la perte d'éléments fertilisants et le lessivage des sols, mais aussi la destruction de certaines essences et de certaines espèces de graminées non résistantes au feu.
Le refoulement et l'extinction d'espèces végétales a pour conséquence de réduire la diversité biologique. L'exploitation extensive des forêts denses humides a elle aussi pour effet de restreindre notablement la diversité des espèces animales, par exemple celle des primates et des oiseaux.
Les atteintes portées aux écosystèmes naturels ne sont pas seulement le résultat de l'accaparement de nouvelles superficies pour les besoins de l'agriculture, mais découlent aussi du morcellement de ces écosystèmes (par le système de voirie par exemple). Il peut en résulter une déstabilisation des écosystèmes.
Les interventions culturales se traduisent en général par un amenuisement des biotopes forestiers, secs, humides et aquatiques et par une homogénéisation du paysage, due notamment aux opérations de défrichage, de drainage, de nivellement et d'irrigation.
Par rapport à la végétation naturelle, la production végétale contribue à éroder les habitats et à réduire la diversité régionale. La standardisation des produits destinés à la commercialisation et la sélection de variétés en fonction de critères spécifiques (comme le rendement, la forme ou la couleur) contribuent à la disparition de variétés locales (érosion génétique).
2.2 Mesures de protection environnementale
2.2.1 Conditions d'ensemble
Le domaine de la production végétale est particulièrement influencé par les conditions d'ensemble, climatiques par exemple, mais aussi par le contexte national (régime foncier, par exemple) ou international (relations économiques).
De nombreuses zones climatiques et zones de végétation réagissent de façon très sensible aux interventions anthropiques. Il se produit généralement une destruction du couvert végétal, par exemple dans les cas suivants:
- Défrichement de la forêt tropicale humide en Amazonie pour exploiter les bois précieux;
- Défrichage par le feu de la savane arborée du Nigeria par les cultivateurs, qui passent à la culture permanente et n'accordent plus à la terre de phase de régénération de la fertilité;
- Surpâturage dans la zone sahélienne par des troupeaux trop nombreux qui éliminent la végétation déjà maigre.
Les conséquences sont désastreuses, non seulement pour les régions tropicales humides, c'est-à-dire caractérisées par une pluviosité élevée, mais aussi pour les zones à climat plus sec: en l'espace d'à peine quelques années, le sol dénudé se modifie profondément; la minéralisation accélérée de la matière organique dans le sol et les apports de matière organique, réduits au minimum, jouent un rôle décisif à cet égard.
Dans l'ordre économique mondial actuel, les relations commerciales entre pays (termes de l'échange) n'ont cessé de se dégrader au détriment des pays en développement, qui sont les premiers touchés par le renchérissement de l'énergie et des produits finis. De même, la politique agricole internationale ne contribue guère à un développement équilibré de la production végétale.
L'envolée démographique fait que les exploitations agricoles deviennent de plus en plus exiguës et que les superficies sont soumises par conséquent à une exploitation de plus en plus intensive. A l'heure actuelle, la taille moyenne des exploitations n'est déjà plus que de 2,7 ha en Amérique latine et de 1,3 ha en Afrique; en Asie, elle est même inférieure à 1 ha. La proportion des sans terre dans l'ensemble de la population vivant de l'agriculture est de 10 % en Afrique, de 25 % au Proche-Orient et de 30 % en Amérique latine. Les deux tiers des agriculteurs propriétaires de leur terre exploitent des superficies très réduites et n'ont pas les moyens d'acheter des intrants relativement coûteux comme les pesticides, les herbicides et les engrais minéraux.
En raison de la pénurie croissante de terres, les systèmes de production agricole se trouvent dans une phase de transition entre la culture itinérante, la culture semi-permanente et la culture permanente. En Asie, le processus est pratiquement achevé, mais il est encore en cours dans la plus grande partie des continents africain et latino-américain. Par suite de la culture permanente, les périodes de jachère (forêt, brousse, pâturages) nécessaires à la régénération de la fertilité du sol sont supprimées; celle-ci diminue et se stabilise à un niveau plus bas, ne permettant d'obtenir que des rendements sensiblement plus faibles. Par ailleurs, la raréfaction des terres oblige par exemple à mettre en culture les terrains en pente, qui sont menacés d'érosion, et contribue de la sorte à la dégradation de l'environnement.
L'importance relative des différentes cultures se modifie, elle aussi. Dans les zones à climat tropical humide à semi-humide, l'igname, le sorgho et le maïs sont en recul, tandis que des cultures comme le manioc et la patate douce progressent. Ces deux plantes donnent d'assez bons rendements, même sur des sites pauvres et peu propices à la culture, mais elles épuisent plus rapidement les sols.
En même temps, nombreux sont les pays dans lesquels l'intensification de l'agriculture et le processus d'industrialisation ont des retombées de plus en plus préjudiciables à l'environnement. Par suite de l'engorgement des sols, de leur salinisation et de leur sédimentation, les parcelles de culture irriguées, souvent aménagées à grands frais, perdent leur fertilité au bout de peu d'années et les pertes de rendement sont considérables. De plus en plus, on relève la présence de produits phytosanitaires persistants dans les eaux de surface et les nappes phréatiques. Le nombre de victimes d'intoxications par les pesticides a connu une progression spectaculaire au cours de la dernière décennie. Dans le même temps, on constatait une hausse sans précédent du nombre de ravageurs résistant aux produits pesticides courants.
Les phénomènes décrits précédemment s'observent systématiquement lorsqu'on cherche à augmenter les rendements par la modernisation classique et ciblée de l'agriculture. Ces problèmes n'apparaissent cependant pas uniquement à la suite de grands projets agricoles, ils sont aussi le résultat cumulé de nombreuses activités paysannes.
Puisque les coûts environnementaux effectifs ne sont pas ou pas suffisamment répercutés sur les exploitants, rien n'incite ces derniers à prendre des mesures conservatrices ou des mesures induisant un accroissement durable de l'efficience. L'aménagement du droit foncier, de la politique fiscale et de la politique de subventions, de même que le recensement des coûts externes de la production et de la consommation sont autant de tâches que l'Etat doit maîtriser pour promouvoir une production végétale favorable à l'environnement.
Certaines stratégies, comme celle de l'écodéveloppement, reposent sur une approche globale désormais indispensable. Des concepts déjà éprouvés comme la protection intégrée des végétaux, l'agriculture adaptée aux conditions du milieu et d'autres encore indiquent des voies menant à un développement durable.
2.2.2 Agriculture écologique, adaptée aux conditions du milieu
L'agriculture adaptée aux conditions du milieu a pour objectif d'atteindre une productivité élevée et durable sur le site considéré en limitant les intrants externes au strict minimum, et en préservant, ou reconstituant, un écosystème équilibré.
L'approche s'applique particulièrement aux régions à forte densité démographique où se pratique une agriculture traditionnelle et où les conditions économiques excluent pratiquement le recours aux moyens de production externes (engrais minéraux, par exemple), soit parce leur mise en oeuvre ne serait ni rentable ni payable, soit parce que les exploitants n'y ont pas accès en raison de goulots d'étranglement dans l'approvisionnement. L'intensification du système de production doit reposer par conséquent sur une utilisation plus productive de biens rares (éléments fertilisants, eau, énergie) et de potentiels sous-utilisés ou restés en friche (par exemple main-d'oeuvre ou capacité d'initiative).
Stabilité et pérennité (durabilité): ces deux impératifs procèdent de l'obligation morale selon laquelle chaque génération se doit de transmettre aux générations suivantes un environnement continuant à leur offrir des bases d'existence suffisantes. L'association de l'impératif de productivité à celui de stabilité, est souvent perçue comme un conflit entre objectifs incompatibles, opposant des optiques de court et de long terme (souvent aussi des optiques micro et macro-économiques), et la décision se fait la plupart du temps en faveur de l'optique micro-économique de court terme. L'agriculture adaptée aux conditions du milieu doit tenter de satisfaire à parts égales à ces deux impératifs.
Les notions d'agriculture "écologique" ou "adaptée aux conditions du milieu" suggèrent que les régions utilisées à des fins agricoles ainsi que les exploitations individuelles de ces régions doivent être traitées comme des systèmes écologiques. A cet égard, la notion de "milieu" ne doit pas être restreinte aux seules conditions naturelles (sols, climat) .
L'étude du milieu doit inclure le développement de l'économie nationale (rapports coûts-prix, revenus), la situation de l'exploitation (dotation en facteurs de production) et les forces en jeu au sein de l'unité de production (autosubsistance, minimisation des risques, maintien de la fertilité des sols). Il est non moins important de considérer l'être humain, avec sa culture, ses besoins, tabous et habitudes, comme formant un tout avec le système écologique, et non comme un élément étranger à ce système.
Cette optique globale doit être nuancée selon le contexte géographique. L'agriculture de nombreux pays est gravement touchée par la pénurie de matières premières et d'énergie et par les hausses de prix qui en découlent. Ceci est particulièrement le cas des Etats endettés et pauvres en devises. Ce sont précisément ces pays qui doivent parvenir à des formes d'agriculture permettant une autarcie (et cohésion du système) très poussée de même qu'une décentralisation (et autorégulation) au niveau national, régional et au sein de chaque exploitation.
L'agriculture adaptée aux conditions du milieu a pour composantes essentielles:
- l'agencement de la végétation:
·ð intégration des arbres et des arbustes sur les surfaces cultivées,
·ð mise en place de bandes anti-érosives selon les courbes de niveau et parcellisation de l'exploitation en de nombreux champs de dimensions réduites au moyen de haies,
·ð reboisement des terrains les plus pauvres et les plus dégradés;
- la rotation des cultures alternant avec des jachères intensives;
- la fumure organique;
- l'intégration de l'élevage;
- l'amélioration de la mécanisation;
- la fertilisation minérale d'appoint;
- la lutte intégrée contre les ennemis des cultures et le désherbage sélectif.
Les éléments cités ci-dessus sont classés par ordre d'importance. Puisque l'exploitant ne peut adopter immédiatement toute cette panoplie de mesures, la hiérarchie ci-dessus lui indique les mesures les plus urgentes pour conserver, accroître et stabiliser la productivité du sol.
Les principaux domaines d'action de la production végétale sont énumérés ci-dessous; il s'agit d'options qui seront combinées les unes aux autres selon les spécificités du site:
- Aménagement de la production et organisation de l'exploitation (systèmes d'information, seuils de dégâts, analyses de sols, données climatiques);
- Choix du système cultural (cultures pures, cultures associées, etc.;)
- Sélection des variétés et des semences (résistance, qualité, quantité);
- Travail du sol
·ð conventionnel,·ð minimal,·ð semis direct (sans travail du sol);
- Occupation du sol (assolement, rendements soutenus);
- Nutrition des plantes (fertilisation)
·ð organique·ð minérale;
- Protection des végétaux
·ð lutte mécanique·ð lutte biologique·ð lutte chimique.
En résumé, une agriculture respectueuse de l'environnement et adaptée aux conditions du milieu a comme objectifs:
- d'établir une production végétale s'harmonisant avec les conditions naturelles, c'est-à-dire adaptée aux conditions du site;
- de préserver durablement la structure, les processus biologiques et la fertilité du sol;
- de prévenir les dommages causés par l'érosion;
- d'éviter la pollution des eaux souterraines et de surface;
- d'éviter de porter atteinte aux biotopes jouxtant les surfaces agricoles cultivées en veillant à ce qu'ils ne soient pas contaminés par des substances nocives ou ne subissent d'autres conséquences des mesures culturales;
- de sauvegarder les éléments typiques du paysage;
- de respecter les impératifs de protection de la nature et des espèces, et spécialement de conservation des biotopes précieux sur le plan écologique, en ayant une vision globale de l'environnement;
- d'intégrer l'élevage à la culture.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
Dans le domaine de la production végétale, on se livrera à des mesures directes ou indirectes des atteintes à l'environnement selon les critères de vérification suivants:
- modifications du biotope (diversité de la faune et de la flore);
- incidences sur les réserves de matières premières non renouvelables (minéraux, minerais, eau, atmosphère);
- incidences sur les relations écologiques globales (production énergétique nette: bilan énergétique entre l'énergie fixée par la plante cultivée ou le produit de récolte et l'énergie mise en oeuvre pour la production);
- pollution physique (produits chimiques, sels, poussières, gaz).
Des valeurs limites ont été fixées pour un grand nombre de matières utilisées dans l'agriculture; elles varient d'un pays à l'autre. De nombreux Etats se sont dotés de législations concernant les concentrations maximales autorisées pour les immissions dans l'eau, l'air et le sol; la majorité d'entre elles se réfèrent toutefois à l'incidence sur la santé humaine.
Etant donné la grande diversité des caractéristiques et la sensibilité des sols tropicaux, toute planification de projet devrait être précédée d'une reconnaissance du site; celle-ci sert au recensement cartographique des types de sols selon leur bilan en chaleur, en eau, en air et en éléments fertilisants ainsi que selon leur érodibilité. La détermination de la nature du sol peut s'effectuer sur le terrain ou en laboratoire, par une analyse granulométrique, et permet d'évaluer le danger de compactage du sol. La mesure de la vitesse d'infiltration permet de mieux évaluer le danger d'érosion. Les limites de tolérance pour la minéralisation de l'humus ne peuvent être formulées qu'en fonction de l'état et des conditions d'utilisation du sol. La teneur en humus peut être déterminée grossièrement sur le terrain; sa détermination en laboratoire peut s'effectuer par les techniques suivantes: perte par calcination, digestion acide ou chromatographie en phase gazeuse.
L'examen du sol à la bêche permet de se faire une première idée de sa structure et de l'activité biologique; l'enracinement revêt une importance particulière à cet égard. Les résultats pourront être affinés en laboratoire par plusieurs méthodes: séries de tamisages effectués sous l'eau (test de stabilité structurale), analyse du rapport C/N (renseigne sur les disponibilités en azote), etc. Seuls des tests d'infection peuvent déceler la présence de symbiotes des racines (fixateurs d'azote, mycorhizes).
La détermination de la capacité au champ du profil de sol jusqu'à la profondeur effective de l'enracinement fournit des indications sur le risque de lessivage d'un sol (particulièrement pour les nitrates et les pesticides). L'évaluation sur le terrain s'effectue par carottage; une analyse de porosité d'horizons caractéristiques de sol est préconisée pour étalonner le terrain. Dans certains cas cependant, notamment lorsqu'on soupçonne des phénomènes d'engorgement ou d'encroûtement du sol, on ne pourra pas se dispenser de creuser un profil de sol.
Des symptômes de carence, de déficience ou de toxicité relevés chez les plantes cultivées peuvent être l'occasion de dresser le bilan en éléments nutritifs et de déterminer la contamination par des substances toxiques. La mesure du pH en fonction de la profondeur du sol permet fréquemment de restreindre le travail d'analyse et de connaître les besoins en chaux. La mesure de la capacité effective d'échange cationique, du taux de saturation et des bases totales est un moyen de déterminer les déséquilibres en éléments fertilisants ainsi que le degré de salinisation du sol. Pour évaluer les oligo-éléments et les métaux lourds, on préférera l'analyse des plantes. Les résultats de cette analyse permettent de formuler des recommandations de fertilisation ou, le cas échéant, d'assainissement du sol.
Il est relativement facile de caractériser une eau; on se sert de la classification de qualité, qui s'effectue en déterminant le pH, la conductibilité, la température, la teneur en oxygène et les principaux organismes indicateurs. Si ces derniers sont absents ou inconnus, la teneur en ammonium et en phosphate peut également renseigner sur le degré d'eutrophisation des eaux. Grâce à l'analyse de la demande biologique d'oxygène et de la demande chimique d'oxygène (DBO, DCO), on obtient des indications sur la charge en substances organiques dégradables. Suivant l'utilisation prévue, la qualité de l'eau devra satisfaire à des exigences différentes.
Notamment dans les zones climatiques semi-arides, des études hydrogéologiques sont indispensables à l'évaluation des réserves en eau souterraines. Ces analyses fournissent de précieuses indications sur l'état du sous-sol et la situation des bassins versants. Selon les utilisations et la répartition des terres recensées dans le cadre de la reconnaissance du site, il sera possible d'évaluer l'évaporation annuelle actuelle et le taux de renouvellement des nappes phréatiques. Si les prélèvements (approvisionnement en eau potable, irrigation) sont constamment supérieurs au renouvellement, les espaces semi-naturels et reboisés risquent d'être gravement endommagés par suite du rabattement de la nappe phréatique. Les exigences vis-à-vis de la qualité des eaux souterraines seront plus sévères car leur utilisation comme eau de boisson ne peut pas faire l'objet de restrictions.
Les surfaces utilisées à des fins agricoles exercent souvent des fonctions de compensation et de dégradation vis-à-vis des émissions d'autres zones. Bien conçus, des systèmes agro-écologiques intensifs sont même susceptibles, le cas échéant, de remplir plus efficacement ces fonctions qu'une végétation naturelle, car à partir d'un certain niveau de rendement, il devient rentable de neutraliser les dommages occasionnés par les immissions en appliquant certains intrants (par exemple chaulage après acidification des sols). De même, les effets climatiques peuvent être corrigés par le choix de surfaces et de pratiques culturales appropriées.
Sans une connaissance suffisante des espèces et des relations qu'elles entretiennent les unes avec les autres, il devient très hasardeux de dresser le bilan des flux énergétiques et biochimiques, qui renseigne aussi sur les capacités de charge.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
La production végétale a un impact sur l'environnement, soit directement, soit en interaction avec d'autres secteurs de l'activité humaine. Par ses finalités et ses incidences, elle est étroitement connectée aux secteurs de production agricole suivants:
- Protection des végétaux;- Foresterie;- Production animale;- Pêche et aquaculture;- Machinisme agricole;- Irrigation.
Les objectifs de ces secteurs (cf. dossiers sur l'environnement correspondants) peuvent être compatibles, neutres ou opposés à ceux de la production végétale. Les effets de la production végétale peuvent donc être renforcés, atténués ou annulés par toute mesure prise dans ces secteurs. Aussi les études d'impact devront-elles être attentives à la possibilité de cumul d'effets et à l'amplification des dégâts pouvant en résulter. Il est possible d'intervenir dans ces processus pour les contrôler grâce aux activités de recherche, de conseil et de vulgarisation et en s'appuyant sur les instruments de la législation, la lutte contre la pauvreté, l'autopromotion, la promotion féminine, etc.
Lorsqu'elle dépasse le stade de la subsistance, la production végétale présente des liens avec l'agro-industrie. La construction de puits dans le cadre de l'alimentation en eau des régions rurales peut accélérer la désertification et ses conséquences désastreuses pour la production végétale.
Dans de nombreux pays, l'habitat, les réseaux de communication, l'industrie et l'artisanat ont un besoin d'espace croissant; celui-ci doit, en partie, être satisfait par la reconversion de superficies agricoles et donne ainsi naissance à des conflits (aménagement du territoire et planification régionale, planification de la localisation des activités industrielles et commerciales, aménagement des transports et communications, hydraulique lourde). L'amélioration des transports facilite, certes, l'accès aux moyens de production (engrais, lieux de production) et la vente des produits, mais il n'en demeure pas moins que la mise en valeur d'écosystèmes naturels peut aussi accélérer la destruction de ces derniers. La nécessité d'appliquer des mesures techniques de lutte antiérosive est généralement la conséquence d'une détérioration des sols causée par des pratiques agricoles non adaptées aux conditions du site. Enfin, l'existence de sources d'énergie renouvelables et de déchets ménagers compostables peut aussi avoir son importance pour la production végétale.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Afin d'éviter tout développement intempestif dans le cadre de la production végétale, il convient, après avoir recensé la situation de référence et évalué les retombées éventuelles, de confronter régulièrement les changements environnementaux prévus et effectifs. Ceci s'applique également au domaine social, car les facteurs culturels et économiques présentent d'étroites interactions avec le milieu physique.
Les effets induits par les méthodes de culture mises en oeuvre se manifestent généralement sous les formes suivantes: réduction de la biodiversité, déséquilibre du bilan nutritif, altération des propriétés physiques et chimiques du sol et pollution physique de l'environnement.
Des approches de planification appropriées et des solutions techniques existent bel et bien et doivent être prises en compte. Dans ce contexte, il y a lieu de réfuter l'opinion qui veut que les méthodes de production végétale (y compris les techniques biologiques de lutte anti-érosive) n'aient pas ou peu d'effets sur l'environnement.
Les effets se traduisant par un épuisement des ressources sont normalement des effets secondaires indésirables sortant du cercle étroit des objectifs de production. Les déprédations causées au milieu naturel et les retombées à long terme dans les domaines économique et social se produisent justement lorsqu'on néglige ces effets secondaires.
Grâce à une planification et une mise en oeuvre soigneuse, la production végétale peut être aménagée de manière à respecter les impératifs environnementaux et sociaux tout en restant rentable.
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28. Protection des végétaux
1. Présentation du domaine d'intervention
La protection des végétaux est pratiquée dans le but de limiter les baisses de productivité et les pertes de rendement des plantes cultivées durant la période de croissance et après la récolte (protection des denrées stockées), mais aussi comme mesure de quarantaine. Elle sert principalement à maintenir et à garantir les rendements; associée à d'autres mesures culturales, elle permet aussi de les accroître.
La protection des végétaux a recours à une vaste panoplie de méthodes ayant différents effets écologiques, économiques et socio-économiques pour maintenir les organismes nuisibles (maladies, ravageurs, mauvaises herbes) en deçà du seuil de dommage économique, également dénommé seuil d'intervention. Pour réduire la probabilité des dégâts, elle se sert des mesures préventives ci-dessous, qui relèvent en partie du secteur de la production végétale (cf. dossier sur l'environnement "Production végétale"), ce qui est révélateur d'une forte interdépendance entre ces deux secteurs:
- aménagement des sites (haies, bandes de bordure, etc.),- choix du site et des variétés,- semis, repiquage,- semences et plants sains,- assolement, association des cultures,- préparation et amélioration du sol,- fertilisation,- soins culturaux,- récolte,- stockage.
Ces mesures sont complétées par les procédés de protection des végétaux à proprement parler; il s'agit de procédés
- physiques,- chimiques,- biotechniques,- biologiques et- intégrés.
Les procédés physiques visent à détruire directement les nuisibles, à ralentir leur développement ou à empêcher leur propagation dans l'espace. Ils se divisent en procédés mécaniques et procédés thermiques. Les procédés mécaniques comprennent le travail du sol contre les adventices et les ravageurs (sarclage à la houe, enlèvement et élimination des parties atteintes du végétal et des hôtes intermédiaires), l'inondation des champs contre les nuisibles vivant dans le sol (par exemple contre Fusarium oxysporum, pathogène de la fusariose du bananier), la mise en place de bandes-pièges contre les insectes nuisibles non volants et d'autres méthodes destinées à éloigner les ravageurs des cultures ou à les capturer, comme les clôtures ou les rigoles (lutte antiacridienne), les pièges et le ramassage des prédateurs. Les procédés thermiques se fondent sur la sensibilité des organismes nuisibles aux basses ou hautes températures; font partie de ces procédés: le trempage des semences et des plants dans l'eau bouillante (par exemple traitement antiviral et antibactérien des boutures de canne à sucre), la solarisation (une fois le sol recouvert d'un film plastique, le rayonnement solaire produit, grâce à l'effet de serre, une action phytosanitaire; méthode utilisée par exemple dans la lutte contre les plantes parasites à graines et les pathogènes terricoles, etc.), le désherbage par le feu, l'incinération des débris végétaux. Les basses températures empêchent la propagation de certains ravageurs des denrées stockées.
La lutte chimique utilise des techniques d'éradication, des méthodes de protection et des procédés curatifs pour détruire les nuisibles ou les éloigner des plantes cultivées, pour les empêcher d'attaquer et de s'introduire dans la plante ou pour guérir les végétaux ou parties de végétaux infestés (malades). Une claire délimitation entre ces procédés, normalement classés par mode d'action, n'est pas possible car de nombreux produits phytosanitaires n'ont pas une seule, mais plusieurs actions spécifiques. La plupart des produits phytosanitaires entraînent la mort du nuisible en intervenant dans d'importants mécanismes du métabolisme ou en perturbant la transmission des stimuli. La sélectivité spécifique du produit de lutte est obtenue grâce au choix de la matière active, de la formulation, de la technique et du moment d'application.
Les procédés biotechniques et biologiques de lutte contre les ravageurs doivent leur essor actuel au fait que les dangers et les limites de la lutte chimique font l'objet d'une appréciation plus réaliste que par le passé. Les méthodes biotechniques utilisent les réactions naturelles des organismes nuisibles (en quasi-totalité mobiles) à des stimuli physiques et chimiques pour modifier leur comportement dans un sens favorable à la protection des végétaux (par exemple pièges lumineux et colorés, attractifs et répulsifs chimiques, phéromones, hormones, dérégulateurs de croissance). La lutte biotechnique privilégie en principe les mesures ne visant pas à tuer directement l'organisme nuisible, mais à surveiller les populations afin de prévoir les éventuelles pullulations, de repousser et de faire fuir les ravageurs. Combinée à la lutte chimique, elle permet de détruire les nuisibles.
La lutte biologique utilise des organismes vivants et leurs capacités spécifiques pour préserver et développer la résistance de la plante contre les facteurs limitants biotiques (organismes nuisibles) et abiotiques. Dirigée contre les prédateurs et les maladies des végétaux, elle consiste à maintenir et à favoriser de manière ciblée le développement des organismes utiles, à les élever artificiellement et à les implanter massivement, de même qu'à les acclimater dans des habitats où leur présence était jusqu'ici inconnue. Les méthodes biologiques de lutte contre les mauvaises herbes consistent surtout à introduire des organismes utiles.
Au nombre des méthodes biologiques, on compte par ailleurs l'induction d'une résistance aux maladies, par exemple par infection des plantes avec des pathogènes de moindre virulence.
Des interactions étroites existent entre la lutte biologique et la lutte intégrée en ce sens que ces deux stratégies attachent une haute importance à la régulation des populations de nuisibles par des facteurs limitants biotiques. Pour fonctionner, elles supposent en outre de renoncer presque complètement aux pesticides préventifs à action non spécifique. Dans les biocénoses soumises à une exploitation agricole intense et comportant un nombre limité d'espèces, les possibilités de mise en oeuvre des méthodes biologiques sont limitées; en revanche, ces méthodes occuperont une plus grande place dans les modes de production extensifs et dans les biocénoses caractérisées par une grande diversité d'espèces. Leurs limites proviennent surtout de la capacité de performance des organismes utiles et de leur dépendance vis-à-vis de certaines conditions de milieu.
La protection intégrée des végétaux est une stratégie consistant à recourir à toutes les méthodes de lutte écologiquement et économiquement acceptables en les harmonisant du mieux possible les unes avec les autres, dans le but de maintenir les populations de nuisibles en deçà du seuil économique de dégâts; le recours aux facteurs limitants naturels joue un rôle de premier plan à cet égard. L'objectif primordial est de ménager le plus possible l'équilibre naturel en réduisant les applications de produits chimique et en intégrant à la stratégie de lutte divers instruments puisés dans l'arsenal des autres mesures disponibles. Les liens avec la production végétale sont ici particulièrement étroits. L'emploi de pesticides doit être réduit au strict minimum et il faut renoncer aux traitements de routine effectués suivant un calendrier, en adaptant le dosage des produits phytosanitaires aux conditions réelles, en abandonnant les produits persistants, à action non spécifique, qui mettent en péril les organismes utiles et en choisissant le moment du traitement de façon à épargner ces organismes.
La lutte intégrée donne en général de meilleurs résultats dans les cultures permanentes - en raison de leurs biocénoses plus stables, influençables plus durablement - que dans les cultures éphémères vivant forcément dans une communauté d'espèces en changement perpétuel. Ces méthodes requièrent des connaissances poussées sur les interactions biologiques, écologiques et économiques; aussi leurs limites, de même que les dangers qu'elles font courir, apparaissent-ils dès qu'on fait appel à du personnel non qualifié.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Protection des végétaux en général
·ð Effets sur l'environnement
Les effets de la protection des végétaux sur l'environnement proviennent des influences physiques et/ou énergétiques exercées sur les organismes vivants et leurs écosystèmes, sur le sol, l'air et l'eau. La nuisibilité d'une mesure phytosanitaire, surtout si elle est considérée sous l'angle de sa persistance, dépend des multiples incidences induites sur le fonctionnement de l'écosystème. Des effets préjudiciables au milieu naturel sont probables lorsque la protection des végétaux est appliquée sans tenir suffisamment compte des aspects écologiques. L'utilisation répétée d'une substance active entraîne l'apparition de phénomènes de résistance chez le nuisible. Des procédés de lutte non spécifiques freinent la propagation du ravageur, mais, en même temps, atteignent involontairement un grand nombre d'organismes utiles non cibles, ce qui compromet la diversité des espèces et les mécanismes de régulation biologiques. Les ennemis des cultures risquent ainsi de se propager plus rapidement et de nécessiter des traitements supplémentaires. On risque en outre de susciter des effets indésirables sur le milieu abiotique (par exemple érosion suite aux travaux de préparation du sol destinés à éliminer les parasites).
La protection des végétaux, conjuguée à d'autres pratiques culturales, permet de repousser les limites écophysiologiques normalement imposées à de nombreuses cultures. La culture de la pomme de terre ou de la tomate dans les régions montagneuses humides exige par exemple une protection phytosanitaire renforcée contre les champignons pathogènes. Les plantes cultivées dont les tubercules souterrains constituent le produit de récolte (pommes de terre, taro, etc.) compromettent la pérennité de l'utilisation des sols, en particulier lorsque la culture est pratiquée sur des terrains en pente, en raison des risques d'érosion et d'appauvrissement du sol suite à la mobilisation accrue d'éléments nutritifs.
La lutte chimique s'est taillée une place de choix dans la protection des cultures, tant par sa facilité d'emploi qu'en raison des résultats spectaculaires obtenus à très court terme; ceci peut conduire à une utilisation abusive et inconsidérée - car non rentable par exemple.
Les conditions socio-économiques peuvent être largement influencées par l'introduction ou la modification de pratiques phytosanitaires, qui représentent en même temps un élément déterminant des systèmes de production. C'est particulièrement le cas des pays à vocation essentiellement agricole. Ainsi, le passage de la culture sur brûlis (suivie d'une jachère) à la culture permanente, qui nécessite des dépenses monétaires nettement accrues pour la lutte contre les adventices, a des incidences au plan socio-économique. De plus, la composition floristique se modifie en faveur d'espèces plus difficiles à combattre.
Le remplacement du sarclage des mauvaises herbes à la houe par les traitements herbicides risque de porter préjudice aux groupes de population (enfants, femmes, hommes, groupes ethniques) auxquelles la responsabilité de ce travail incombait auparavant. L'introduction de nouvelles techniques de lutte peut aussi avoir des répercussions négatives sur la santé, la capacité de travail et les droits acquis par une partie de la population. D'un autre côté, les objectifs prédominants d'une société et les valeurs éthiques et morales en vigueur forment le cadre au sein duquel la protection des végétaux devra inscrire son action (par exemple interdictions d'abattage frappant certains groupes d'animaux; appréciation portée sur la qualité de l'air et de l'eau, critères concernant l'absence de résidus; protection du travail, préférences de travail, besoins de temps libre).
·ð Mesures de protection de l'environnement
Les mesures de protection de l'environnement ont pour but de minimiser à long terme les dommages écologiques causés par la protection des végétaux. Pour ce faire, il faut d'abord soupeser les objectifs macro-économiques et les objectifs micro-économiques (c'est-à-dire au niveau de l'unité économique ou de l'exploitation) et appliquer systématiquement le principe du pollueur-payeur dans le règlement des dommages causés. Le seuil d'intervention devrait être fixé d'après des critères écologiques et économiques s'inscrivant dans un horizon de long terme.
On utilisera autant que possible les facteurs limitants naturels (cf. mesures de protection de l'environnement présentées dans le dossier sur la production végétale) et on abaissera la probabilité des dégâts (cf. point 1). Les effets récurrents des traitements phytosanitaires sur le système de production et l'écosystème, par exemple suite à une extension des cultures à des sites risquant d'être plus fortement infestés, demandent à être examinés avec autant d'attention que leur incidence sur la situation économique et sociale de la population.
2.2 Les stratégies de lutte
2.2.1 Lutte physique
·ð Impact sur l'environnement
La mise en oeuvre de procédés thermiques nécessite généralement des quantités d'énergie considérables pour tuer les organismes nuisibles par induction de chaleur (brûlage, production de vapeur ou d'eau chaude). L'impact de la production d'énergie sur l'environnement est à prendre en compte (cf. dossiers sur l'environnement "Planification du secteur énergétique" et "Energies renouvelables"). Comme son nom l'indique, la solarisation est un procédé utilisant l'énergie solaire; mais il nécessite aussi l'emploi de films en plastique, généralement en polyéthylène, servant à recouvrir la parcelle ou les interlignes culturaux pour produire un effet de serre. Dans un grand nombre de pays, l'élimination de ces films ne s'effectue pas encore dans des conditions satisfaisantes. De plus, les procédés thermiques n'agissent pas de façon sélective sur la biocénose, de sorte que les populations de la microflore et de la microfaune doivent se reconstituer et qu'un équilibre doit être restauré à l'intérieur du vide biologique laissé dans un sol généralement pasteurisé ou stérilisé. Parmi les procédés mécaniques de lutte contre les adventices, le travail du sol modifie l'érodibilité des sols, fait dont il faut particulièrement tenir compte sur les terrains en pente. Les organes des plantes risquent au surplus de subir des lésions favorisant la contamination par les virus et parasites secondaires transmissibles par voie mécanique. Les procédés thermiques et mécaniques accélèrent par ailleurs la mobilisation des éléments nutritifs de la matière organique. Cette minéralisation de l'humus, qui s'accompagne d'une destruction de complexes argilo-humiques et d'une dégradation de la structure du sol, dégrade la fertilité des sols. Les nutriments risquent en outre d'être lessivés ou exportés vers d'autres écosystèmes. La submersion des champs pour éliminer les parasites terricoles a des répercussions massives, quoique brèves, sur les facteurs biotiques et abiotiques des horizons du sol et elle perturbe la structure du sol et la dynamique des éléments nutritifs. En résumé, il s'agit de méthodes à haute intensité de travail et d'une efficacité réduite dans le temps et l'espace pour lutter contre les organismes nuisibles. Leur emploi peut être limité par le manque de main-d'oeuvre et pour des motifs économiques.
·ð Mesures de protection de l'environnement
Les dates, le lieu et l'intensité des traitements thermiques et mécaniques doivent être fixés de façon à en tirer une efficacité maximum tout en ménageant les organismes utiles. Lors d'un traitement mécanique, on s'efforcera de préserver à la végétation sa fonction protectrice vis-à-vis de la structure du sol et des organismes vivant dans le sol. En recouvrant le sol de matériel végétal coupé (paillis ou "mulch"), on peut, par exemple, combattre à la fois les mauvaises herbes et l'érosion. La mise en oeuvre des méthodes mécaniques peut être encouragée par le développement de procédés plus efficaces et nécessitant moins de main-d'oeuvre. En les substituant peu à peu aux autres méthodes de lutte, on évite les inconvénients de ces dernières.
2.2.2 Lutte chimique
·ð Impact sur l'environnement
Les effets de la lutte chimique sur l'environnement peuvent être classés schématiquement en trois catégories qui se recoupent partiellement:
a. intoxications aiguës et chroniques;
b. accumulation de produits phytosanitaires et de leurs produits de transformation dans les denrées récoltées, le sol, l'eau et l'air;
c. interventions dans le système (biocénose).
a) La classification des pesticides chimiques suivant leur cible (herbicides - plantes, fongicides - champignons, insecticides - insectes, etc.) pourrait laisser croire que leur toxicité se limite à ce groupe cible. Or, la plupart de ces produits ont un large spectre d'action et exercent une action létale ou inhibitrice sur les organismes vivants, car ils interviennent dans des processus métaboliques vitaux (photosynthèse, formation d'ATP [adénosine-triphosphate], constitution et fonctions des membranes, etc.). La toxicité des produits phytosanitaires est donc en quelque sorte le revers de leur efficacité. Selon l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), les cas d'intoxication de personnes par les pesticides se chiffrent chaque année à 1,5 millions, dont 28 000 ont une issue fatale [54] A côté de la ou des matières actives, les pesticides contiennent des adjuvants destinés notamment à accroître la mouillabilité ou la ténacité de la matière active sur les surfaces traitées. D'après les études menées par l'USEPA (agence américaine de protection de l'environnement), sur 1 200 adjuvants analysés, 50 faisaient partie des substances toxiques [24].
Les produits de qualité médiocre, que l'on rencontre souvent dans les pays aux législations laxistes en matière d'homologation, font courir de nombreux risques [68]. Vieillissement des produits, contamination, formulations très imparfaites et concentrations de matière active non conformes aux déclarations font partie des problèmes les plus fréquemment posés par ces produits.
Le stockage et le transport des produits phytosanitaires peuvent aussi être à l'origine de la pollution du sol, de l'eau et de l'atmosphère. Il faut incriminer ici les emballages non étanches et de trop grande contenance, qui sont la source de problèmes récurrents.
Un risque de contamination des denrées alimentaires existe par ailleurs lorsque pesticides et produits alimentaires ne sont pas stockés et vendus séparément, ce qui est encore souvent le cas dans certains pays.
On n'a pas encore trouvé de réponse définitive à la question de l'élimination rationnelle des pesticides, qui continue donc à se poser avec d'autant plus d'acuité que la plupart des produits commencent à se dégrader au bout d'un laps de temps très court (moins de deux ans pour de nombreux produits). Des "bombes à retardement" sont entreposées dans un grand nombre de pays, parfois en quantités considérables, concentrées sur des superficies d'à peine quelques mètres carrés.
L'information et la formation préliminaire insuffisantes des commerçants et des paysans sont responsables de l'emploi incorrect des pesticides (confusion entre les produits, mauvais dosages, non observation des périodes de carence, etc.).
- L'utilisation incorrecte peut également provenir du mauvais marquage des emballages (pictogrammes, inscriptions rédigées dans une langue étrangère). Il arrive souvent que les produits phytosanitaires soient transvasés dans des emballages pour produits alimentaires (bouteilles de jus de fruit, sachets) par les détaillants locaux. Inversement, les récipients de pesticides sont fréquemment réutilisés par le consommateur.
- Selon la technique d'application et les conditions atmosphériques, l'utilisateur, les membres de la famille aidant aux travaux, notamment les enfants et les voisins, peuvent être victimes d'intoxications. Il est pratiquement impossible de se procurer des vêtements protecteurs adaptés aux conditions tropicales. Lors des traitements aériens, les pesticides risquent tout particulièrement de dériver jusqu'aux lieux d'habitation, cultures voisines, pâturages, cours d'eau, etc.
- Un emploi rationnel de produits phytosanitaires suppose l'achat de produits au fur et à mesure des besoins et oblige à recourir à des techniques de stockage et d'application plus sophistiquées. Il s'agit donc d'un procédé exigeant des capitaux.
b) Il existe un risque de contamination des produits de récolte, produits alimentaires et fourragers par les matières actives et les résidus de pesticides, de même qu'un risque de concentration de ces produits, qui seraient néfastes à la santé humaine et animale [surtout en cas d'emploi incorrect (voir plus haut) suite à un mauvais dosage, à la non observation des périodes de carence, etc.]. Il est arrivé, par exemple, que des hydrocarbures chlorés appliqués sur des cultures de légumes-racines se soient trouvés concentrés dans le produit de récolte et aient été ingérés sous forme d'aliments pour bébé par des enfants en bas âge; ceci a entraîné l'interdiction d'utiliser des hydrocarbures chlorés dans les cultures légumières.
- Contamination du sol, de l'air et de l'eau par les matières actives des pesticides et par leurs produits de transformation: plus de la moitié des pesticides appliqués par pulvérisation sont dispersés directement dans l'atmosphère et transportés sur des distances souvent considérables sous forme d'aérosol, avant de retomber dans le sol et l'eau avec les précipitations. Une grande partie des produits restants contamine directement le sol et l'eau. Sous un climat tropical, le risque de voir les substances actives passer en phase gazeuse est élevé, ce qui rend les pesticides à pression de vaporisation élevée impropres à une utilisation en région tropicale. La non observation des aspects écologiques ou toxicologiques peut être une source de problèmes dans les cultures suivantes et conduire à des restrictions de production suite à la contamination d'un site (application de produits à base de cuivre dans les bananeraies par exemple). Un risque de lessivage des produits agropharmaceutiques et de leurs résidus dans la nappe phréatique existe dans les sols à faible capacité de rétention, tels que les sols sablonneux. Leur persistance peut augmenter à plus grande profondeur, notamment à cause d'une diminution de l'activité microbienne.
c) En raison de leur large spectre d'action, la plupart des produits phytosanitaires et de leurs produits de transformation ont de multiples incidences, directes et indirectes, sur les composantes biotiques et abiotiques des écosystèmes, même situés très loin du lieu d'application. Les effets indirects, en particulier, sont pratiquement impossibles à prévoir; des effets imprévisibles "en cascade" peuvent se manifester au sein d'un écosystème. Pimentel [61] évalue à 500 millions de dollars US les dommages infligés annuellement à la biocénose par l'emploi de pesticides chimiques en Amérique du Nord. Bien plus de la moitié de ces coûts sont occasionnés par la réduction des populations d'auxiliaires utiles et l'apparition de phénomènes de résistance aux pesticides.
Plusieurs exemples peuvent être cités dans ce contexte: ainsi l'élimination des insectes pollinisateurs et autres organismes utiles (facteurs limitants naturels) entraîne la disparition d'éléments de régulation et de contrôle au sein du système. L'emploi d'insecticides en riziculture aquatique (irriguée) met en péril les poissons et l'entomofaune, ce qui dénote une incompatibilité entre aquaculture et emploi de pesticides. Les opérations de désinfection du sol au bromure de méthyle compromettent l'activité biologique des lombrics et des nitrobactéries.
Les populations d'organismes utiles sont indirectement menacées lorsque la densité de population d'un nuisible, qui est en même temps la proie principale de certains utiles, est réduite de maniére drastique par des traitements insecticides: en décimant une espèce, on court le risque d'affaiblir le lien du nuisible avec sa biocénose, avec pour conséquences possibles un accroissement du taux de reproduction et une multiplication massive de l'organisme indésirable. Un exemple: l'utilisation d'insecticides à large spectre d'action contre le psylle du pommier a fait de l'araignée rouge des arbres fruitiers un véritable problème phytosanitaire, car les pesticides ne sont pas suffisamment efficaces contre ce ravageur et anéantissent en même temps les insectes utiles.
Les produits phytosanitaires peuvent accroître la sensibilité d'une espèce à un groupe de nuisibles non touché par le pesticide employé (c'est ainsi que les traitements herbicides à la triazine ou aux urées substituées dans des cultures céréalières recevant de fortes doses d'engrais peuvent rendre la plante vulnérable à l'oïdium).
La composition des espèces peut être altérée durablement: certaines espèces ne sont pas atteintes ou développent une résistance contre les produits appliqués (l'utilisation systématique d'atrazine dans le maïs favorise l'envahissement par les millets, et l'emploi exclusif de substances de croissance dans les cultures céréalières favorise l'apparition de graminées). L'action des insecticides peut s'exercer également au détriment des insectes pollinisateurs. Le carbaryl utilisé contre la cicadelle du manguier a mis les abeilles (sauvages) à miel en danger, quand il ne les a pas tuées, ce qui a eu pour effet d'amoindrir les recettes que les petits exploitants tiraient jusqu'ici du miel et de la cire d'abeille [32].
Il a été démontré que plus de 400 espèces d'arthropodes, dont la moitié sont des ennemis des végétaux, présentaient une résistance à une ou plusieurs matières actives [10] (par exemple résistance du charançon de la capsule au DDT et à d'autres organo-chlorés).
·ð Mesures de protection de l'environnement
Dans les pays comme la République fédérale d'Allemagne, dotés d'une législation sévère concernant la distribution et l'utilisation de produits phytosanitaires, seuls les produits ayant subi la procédure d'homologation peuvent être recommandés et employés. Cette procédure donne lieu à une information sur les propriétés toxicologiques, cancérigènes, tératogènes, etc. du produit de même que sur ses effets et dangers potentiels pour l'équilibre du milieu naturel. Les matières actives sont classées suivant leur degré de toxicité. Par ailleurs, des déclarations sont faites sur les domaines d'utilisation, les moyens d'élimination sans risque du produit ainsi que les méthodes d'analyse et les filières de dégradation des produits de transformation. Dans le Code de conduite qu'elle a adopté en 1985, la FAO émet des recommandations sur l'homologation, la distribution et l'utilisation des pesticides. Dans des pays aux législations sévères comme les Etats-Unis, nombreux sont les produits agropharmaceutiques relativement dangereux à avoir été retirés de la circulation (interdiction d'emploi) et/ou à avoir été frappés de restrictions concernant les dates et les lieux d'application.
Les raisons s'opposant à l'emploi de certains produits concernent généralement les pays industrialisés [30]. Les produits persistants, à large spectre d'action, sont expressément proscrits sur le plan international: la liste des "dirty dozen" contient entre-temps les 15 matières actives figurant ci-dessous, qui devraient être interdites d'emploi en raison des dangers considérables qu'elles font courir:
·ð Insecticides
Organo-halogénés ou -chlorés: aldrine, chlordane, DDT, dieldrine, endrine, HCH (hexachloro-cyclohexane contenant moins de 99,0 % d'isomère gamma), heptachlore, lindane, chlorocamphène
Carbamates: aldicarbe (nom commercial: Temik)Organo-phosphorés: parathion (E 605)Insecticides divers: dibromure de chloropropane (DBCP), chlordiméforme, penthachlore-phénol (PCP).
·ð Herbicides
2,4,5-T (nom commercial: Weedone)
Les produits de lutte antiparasitaire doivent mentionner le contenu, les précautions d'emploi, le mode d'utilisation autorisé et les traitements recommandés en cas d'empoisonnement. Les inscriptions doivent être suffisamment intelligibles pour les groupes de population exposés. Une notice rédigée en anglais et dans au moins une langue vernaculaire de même qu'un pictogramme figurant sur des étiquettes adhérant bien à l'emballage sont actuellement revendiqués. C'est le degré d'alphabétisation et de sensibilisation des utilisateurs aux dangers encourus qui doit guider la décision d'autoriser ou non le produit à la vente.
En cas de recours aux méthodes chimiques de lutte contre les organismes nuisibles, des mesures de protection doivent être fixées et introduites. Ces exigences minimales doivent garantir tout d'abord le choix pertinent du produit, la sécurité et le fonctionnement de la technique d'application et l'élimination des résidus et emballages de pesticides selon des techniques non polluantes.
Des programmes de formation conformes à ces exigences devraient être adoptés par les organisations nationales de la protection des végétaux, afin d'informer en détail les vulgarisateurs et les utilisateurs de même que toutes les personnes en contact avec les pesticides sur les risques de ces produits. Il conviendrait de développer des réglementations applicables à l'échelon international pour fixer les conditions préalables à la distribution et à l'utilisation de pesticides, le respect de ces dispositions devant être contrôlé par une instance supérieure.
La préférence doit être accordée aux produits faiblement toxiques, à action sélective et de faible persistance. Les critères à prendre en compte pour l'homologation et l'application sont les effets du produit, les possibilités d'emploi abusif, les particularités régionales, les zones de protection des eaux et les aires protégées sur le plan écologique. L'utilisation de semences désinfectées comme denrées alimentaires ou comme aliments pour le bétail doit être empêché grâce à un étiquetage correct. Par ailleurs, l'emploi d'emballages de pesticides à des fins domestiques doit être empêché par l'information, l'étiquetage et au besoin la forme des récipients. Les produits phytosanitaires devraient uniquement être délivrés dans des récipients de petite contenance. Enfin, en variant la matière active, on peut prévenir l'apparition de phénomènes de résistance chez les organismes nuisibles.
Le problème du piratage des pesticides par des firmes qui produisent et écoulent les produits sans autorisation se pose dans de nombreux pays et souligne l'importance d'une législation phytosanitaire rigoureuse et efficace (procédure d'homologation) et de contrôles vigilants des importations (au besoin par un certificat de conformité concernant la pureté et les éventuelles défectuosités). En outre, l'accès aux produits phytosanitaires peut être réglementé par divers moyens: obligation de ne délivrer les produits que sur ordonnance, de justifier de connaissances techniques et de fournir la preuve que les pesticides seront utilisés dans le cadre de la lutte intégrée.
L'octroi de subventions sur les produits phytosanitaires par les pouvoirs publics, qui constitue une pratique courante dans de nombreux pays, crée un risque d'emploi non conforme ou abusif et de pollution de l'environnement [42]. Il faut donc contrôler si les mesures de promotion atteignent bien le groupe cible et si l'emploi et l'élimination des produits ne se font pas dans des conditions dommageables à l'environnement.
2.2.3 Lutte biotechnique
·ð Effets sur l'environnement
Un stimulus destiné à attirer les organismes nuisibles ou un poison servant à tuer le ravageur peuvent agir de manière non spécifique et atteindre d'autres organismes (cf. effets sur l'environnement, point 2.2.2). Ainsi, les pièges lumineux agissent contre la plupart des insectes volants nocturnes. De même, les émissions sonores ayant un effet répulsif sur les oiseaux nuisibles agissent indifféremment à l'encontre d'autres organismes, dont elles peuvent perturber le mode de vie (nidification, accouplement, élevage des oisillons). Il a été démontré que l'emploi répété de dérégulateurs de croissance (hormones) induisait des phénomènes de résistance chez les organismes cibles. De plus, ce groupe d'insecticides est susceptible de nuire aux organismes utiles, par exemple en inhibant la mue des larves d'abeilles et d'autres insectes ingérant du pollen ou toute autre substance contaminée.
·ð Mesures de protection de l'environnement
Les méthodes biotechniques à action non spécifique sont à éviter (par exemple pièges lumineux agissant sur tous les insectes nocturnes). Les stimuli sonores doivent être employés dans la lutte rapprochée, c'est-à-dire en délimitant nettement la date et le lieu où ils sont utilisés. Quant aux dérégulateurs de croissance, la date et la technique d'utilisation doivent être choisies de façon à ne pas perturber ou à ne perturber que de façon négligeable les organismes utiles; le cas échéant, on optera pour l'emploi combiné de substances attractives et d'insecticides. Enfin, le choix du produit permet d'empêcher l'apparition de phénomènes de résistance.
2.2.4 Lutte biologique
·ð Impact sur l'environnement
Même si les relations entre organismes utiles et hôtes se caractérisent par une spécificité très poussée qui limite les effets indésirables, les procédés biologiques n'en recèlent pas moins certains risques pour le milieu naturel: l'introduction de prédateurs, de parasites, d'agents pathogènes et d'organismes manipulés génétiquement est susceptible de refouler et de porter atteinte à d'autres espèces utiles, voire de modifier en profondeur et de façon incontrôlée la biocénose en intervenant dans la dynamique inhérente aux processus biologiques. La lutte biologique menée contre le scolyte du grain de café par l'introduction du champignon Beauveria bassiana peut compromettre la sériciculture implantée dans la zone de culture du café, car ce champignon parasite également le ver à soie (Bombyx mori).
On a connaissance d'un autre cas dans lequel une espèce de crapaud allochtone acclimatée pour lutter contre les insectes ravageurs de la canne à sucre a changé de source alimentaire, devenant elle-même un fléau difficile à contrôler.
La résistance des plantes aux virus pathogènes, obtenue artificiellement par infection au moyen de souches peu virulentes du même virus ou d'un virus analogue, peut entraîner la mutation du virus ou, en présence d'autres virus, induire des effets synergiques indésirables.
·ð Mesures de protection de l'environnement
Toute activité dans le domaine de la lutte biologique, particulièrement dans celui des techniques génétiques, doit être réglementée par le législateur et être soumise à des contrôles pour éviter tout risque de pollution de l'environnement.
Le développement des procédés génétiques, dont on peut prévoir ou dont on sait déjà qu'ils risquent de déclencher des processus biologiques incontrôlés devrait être empêché par une réglementation correspondante (cf. risques liés aux agents biologiques décrits dans le dossier "Analyse, diagnostic et test"). Les programmes de lutte biologique contre les organismes nuisibles doivent être systématiquement soumis à un contrôle efficace de la part de l'Etat. Des organisations chargées d'inspecter les végétaux et produits végétaux et de prévenir l'introduction de prédateurs et de parasites (quarantaine) doivent être mises en place.
2.2.5 Lutte intégrée
·ð Impact sur l'environnement
Suivant la façon dont elles sont combinées, les mesures phytosanitaires réalisées au moyen des différents procédés de lutte décrits ci-dessus induisent des effets environnementaux analogues au plan qualitatif, bien que l'impact quantitatif soit infiniment plus faible. Les stratégies reposant sur le principe du seuil de nuisibilité doivent être perfectionnées en tenant compte de leur faisabilité pratique. Certaines stratégies présentent un risque d'induction de résistance chez les organismes indésirables en cas d'application fréquente de produits phytosanitaires faiblement dosés en matière active. La mise en oeuvre répétée de mesures phytosanitaires, qui suppose que les sites soient carrossables toute l'année, risque de dégrader la structure des sols, par exemple par compactage des sols par temps de pluie. L'emploi de véhicules légers est souvent le seul remède; son inconvénient est d'exiger de lourds investissements.
·ð Mesures de protection de l'environnement
Pour les procédés intégrés se composant de mesures empruntées aux quatre stratégies de lutte précitées, ce qui a été dit plus haut s'applique conformément à la combinaison choisie.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation de l'impact sur l'environnement
Les mesures de protection des végétaux interviennent de multiple façon dans l'environnement. Comme il n'existe pas de stratégies universellement applicables, les procédés sont évalués en comparant leurs retombées sur l'environnement. Pour évaluer les avantages comparatifs des divers procédés de lutte, il est nécessaire d'introduire une échelle d'appréciation; à cet effet, on nécessite des indicateurs reflétant avec un maximum de précision et de comparabilité les incidences qualitatives et quantitatives, notamment du point de vue de leur persistance (cf. dossier sur la production végétale). Les propriétés physiques et chimiques (rémanence, capacité d'évaporation, adsorption et désorption, etc.) des matières actives, des adjuvants et des produits de transformation des produits phytosanitaires sont analysées. Pour déterminer les propriétés toxiques de ces produits et de leurs résidus (valeurs des DL 50 aiguës des produits formulés) ainsi que leur toxicité chronique (no effect level, ADI - acceptable daily intact values, concentrations maximales autorisées, niveau admissible), on se sert de valeurs reproductibles dotées d'un coefficient de sécurité. Elles servent d'indicateur ou de valeur limite et doivent être comparées avec les valeurs effectives de contamination des produits alimentaires et des aliments pour bétail, de la faune et de la flore, du sol, de l'eau et de l'atmosphère. Le seul moyen de déterminer les effets synergiques et cumulés des produits phytosanitaires est l'étude des corrélations entre les différents effets sur l'environnement (par exemple disparition progressive d'espèces particulièrement fragiles, recours aux plantes indicatrices, études de diversité, etc.). Ces corrélations ne sont pas entièrement connues; étant en partie masquées par d'autres interventions, elles ne sont, bien souvent, pas uniquement imputables aux actions phytosanitaires.
Les observations faites à la suite des traitements (par exemple déprédation des ressources ou conséquences socialement inacceptables) fournissent des indications sur des critères d'évaluation complémentaires.
En cas d'effet nocif, il convient d'examiner si celui-ci peut être réparé à un coût acceptable. Les risques de dommages irréversibles doivent être inventoriés à part et être évalués en conséquence. Enfin, les méthodes de protection des végétaux ont une incidence sur la structure de l'emploi (par exemple division du travail entre hommes et femmes, charge de travail et besoin en capital). D'autres critères d'évaluation peuvent être tirés des effets sur la structure de l'entreprise et la production.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
La protection des végétaux s'inscrivant dans le contexte de la production végétale, elle est subordonnée aux objectifs de celle-ci (cf. dossier sur la production végétale). De plus, les mesures phytosanitaires touchent aux domaines d'intervention ci-dessous du point de vue de leurs finalités et de leurs effets sur l'environnement:
- production animale (aliments pour le bétail, contrôle de qualité);- pêche (protection des eaux);- agro-industrie (normes de qualité);- santé et alimentation, y compris approvisionnement en eau potable (toxicologie, résidus);- analyse, diagnostic et test (contrôle de qualité, développement, secteur analytique);- industrie chimique (production de pesticides de synthèse).
Il en découle que les décisions concernant le domaine de la protection des végétaux peuvent être influencées par les actions dans ces secteurs. Les missions d'instruction de projet examineront les possibilités de cumul d'effets émanant des divers volets d'intervention et les risques consécutifs d'amplification des dommages.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Les mesures de protection phytosanitaire doivent fondamentalement être considérées dans le contexte plus vaste des objectifs de la production végétale, des conditions spécifiques du site et des conditions économiques et socio-économiques. L'impact de la protection des végétaux peut prendre la forme de pollutions et de nuisances physiques et énergétiques pour l'homme, la faune, la flore, les denrées alimentaires et les aliments pour le bétail, le sol, l'air et l'eau. La lutte contre les organismes nuisibles agit sur la diversité et la densité de population des espèces et constitue une intervention dans un système (biocénose).
Un vaste choix de méthodes s'offre à nous pour protéger la production végétale. L'analyse et l'évaluation de leurs effets respectifs sur l'environnement doivent permettre de choisir les procédés les moins préjudiciables au milieu naturel et d'éviter ainsi les effets indésirables ou inacceptables.
Les stratégies de lutte respectueuses de l'environnement ont pour caractéristique de favoriser et d'utiliser de manière ciblée les facteurs limitants naturels spécifiques à l'écosystème et de leur adjoindre d'autres mesures puisées dans l'éventail des procédés physiques, chimiques, biotechniques et biologiques.
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29. Foresterie
1. Présentation du domaine d'intervention
1.1 Description générale
Par foresterie, on entend habituellement la gestion et l'exploitation des ressources forestières en vue de satisfaire les besoins des populations. L'exploitation se caractérise par des cycles de production extrêmement longs pouvant s'étendre sur plusieurs décennies (révolutions), et, en ce qui concerne la production de bois, par l'identité du produit et du moyen de production. Compte-tenu du contexte socio-économique, la prise en compte par le propriétaire forestier, le plus souvent l'Etat, des chiffres de production et de la rentabilité du capital comme seuls critères de succès (cf. REPETO) est incompatible avec des solutions intégrées.
Aujourd'hui, c'est certainement à la protection des espèces et des biotopes ainsi qu'à la préservation d'espaces vitaux pour l'homme que revient la plus grande importance dans le secteur forestier. Face au danger de la destruction globale de la forêt, il n'est guère de secteur où les "limites de la croissance" apparaissent avec autant d'évidence. Ici, les répercussions ne sont plus limitées à l'échelle régionale, mais se présentent de façon globale et imbriquées les unes dans les autres, les forêts constituant, avec les mers, les principaux biorégulateurs du climat et des cycles biogéochimiques.
La forêt tropicale a particulièrement souffert. Près de 20 millions d'hectares sont déboisés ou dégradés chaque année (cf. ENQUETE). Les forêts tropicales humides ne couvrent qu'env. 6% de la surface terrestre du globe et pourtant elles offrent asile à plus de la moitié des espèces animales et végétales et constituent le cadre de vie de millions de personnes.
Les formes, les causes et les conséquences de la destruction de la forêt sont très diverses. Toutefois, c'est bien à la surexploitation et à la transformation des ressources forestières dans le but de satisfaire des intérêts privés et économiques à court terme qu'il faut surtout imputer la destruction des surfaces boisées à l'échelle mondiale. Cette forme de gestion mène à la dégradation et à la perte d'espaces vitaux pour l'homme.
Cette situation place tout projet devant de nouvelles exigences quant au choix du site, à l'ampleur des interventions et à la façon de conduire les activités. Une approche holistique tenant compte des secteurs connexes (CARILLO et al) est donc indispensable.
1.2 Description des sous-secteurs
Le secteur forestier se distingue de toutes les autres branches de l'économie nationale par ses très longs cycles de production et par la production simultanée de biens matériels et de prestations immatérielles, qui font qu'il exige des formes de production biologique particulières. On distingue quatre sous-secteurs: la planification, la constitution des peuplements, l'exploitation et la récolte des produits. Là où cela paraît opportun, il sera fait mention des particularités de l'exploitation forestière dans les régions tropicales.
1.2.1 Production biologique/planification
Dans le secteur forestier, la production biologique est conduite sur la base des méthodes de gestion forestière, de l'agroforesterie et de la cueillette. Toutes ces activités interviennent sur le potentiel de production d'une forêt afin d'atteindre les objectifs, généralement définis lors de la planification, en termes de chiffres de production et de fonction protectrice du massif forestier ou des deux à la fois.
La planification, la constitution des peuplements et leur exploitation sont considérés comme des sous-secteurs de la production biologique.
Les inventaires (p.ex. Z0EHRER), éléments essentiels de la planification forestière, constituent la base sur laquelle les peuplements sont gérés, généralement en révolutions de 10 ans. Dans les forêts humides tropicales en particulier, on devra collecter non seulement des données de nature statique, comme les volumes en réserve, mais aussi de nature dynamique et structurelle, comme l'accroissement et la distribution horizontale et verticale des essences et diamètres, faute de quoi des rendements soutenus ne pourront être obtenus durablement.
Parallèlement au relevé des paramètres quantitatifs du peuplement, une gestion multifonctionnelle de la forêt requiert également la cartographie complète des stations (par ex. DENGLER, MAYER, WENGER) avec étude des facteurs géo-écologiques pour chacun des peuplements.
L'ensemble des inventaires périodiques ("continuous forest inventory"), des travaux de cartographie et des tables de production, figurant dans des cahiers d'exploitation ("forest management plans") constituent les éléments essentiels de l'aménagement forestier. L'unité élémentaire d'exploitation et d'administration est la parcelle. Dans la mesure du possible, le découpage géographique en parcelles devrait coïncider avec les frontières topographiques et hydrologiques naturelles existant entre les peuplements. Les formes géométriques simples ne conviennent que dans des cas exceptionnels dans les plantations des régions de plaine. Dans les forêts humides tropicales de structure hétérogène, le découpage peut se faire suivant les limites des bassins versants ("sub-catchments").
A partir des documents de l'aménagement forestier et des analyses économiques, on déterminera les objectifs d'exploitation pour chaque parcelle. Pour juger des avantages des différentes options possibles, on peut recourir, outre aux critères économiques classiques tel le taux interne de rentabilité, à des analyses coût-efficacité (cf. FAEHSER, WENGER).
La fonction et la structure des ressources forestières varient suivant l'intensité de leur exploitation et les zones géo-écologiques (MUELLER-HOHENSTEIN). Les modèles de gestion doivent s'orienter sur les caractéristiques des différents types de forêts (futaie, taillis, savane, mangrove) et systèmes agro-forestiers ou les réserves de produits non ligneux à récolter. L'optimisation de la production forestière est toutefois étroitement limitée par les disponibilités en terrain, en eau, en matières nutritives et en lumière, qui correspondent aux besoins minimum vitaux d'un peuplement et qui dépendent de la station.
Les différents types de ressources forestières sont étroitement imbriqués les uns dans les autres et peuvent se compléter mutuellement par leur fonction. De cette interdépendance résulte la nécessité d'une planification intégrée et ramifiée. Qu'elles soient d'origine primaire ou secondaire, les futaies irrégulières comportant de nombreuses essences différentes se prêtent le mieux à des récoltes échelonnées, dans le temps comme dans l'espace. En outre, elles sont idéales pour concilier des fonctions de protection et de production.
Les plantations de bois d'oeuvre peuvent réduire la pression démographique sur les forêts naturelles lorsque la population participe à leur exploitation.
1.2.2 Constitution des peuplements
A la fin de leur période de révolution ou en cas de vieillissement (sujets surannés), les forêts font l'objet une régénération artificielle ou naturelle.
·ð Plantation
Parmi les formes artificielles d'installation d'un peuplement, on compte l'afforestation classique sur des surfaces dégarnies (EVANS, GOOR), la plantation sous le couvert pour le regarnissage des vides laissés par la régénération naturelle ou encore les plantations d'enrichissement pour les forêts surexploitées (LAMPRECHT). La préparation du terrain et la technique de plantation dépendront des essences choisies, de la fertilité du sol, du bilan hydrique et de l'état des surfaces. Les déchets de coupe et les débris de végétaux peuvent être entassés sur des remblais ou brûlés, dans la mesure où l'on n'a pas à craindre les pertes en matières nutritives ni l'érosion des sols.
Les techniques de plantation vont de la simple trouaison sur des espaces découverts et des sols comportant suffisamment de terre à l'exécution de terrasses sur les fortes pentes en haute montagne en passant par le façonnage des emplacements en cuvette sur faibles pentes dans les régions sèches. Dans le cas de sols latéritiques concrétionnés, le retournement préalable du sol est d'usage.
Indépendamment des techniques appliquées, la régénération artificielle engendre des forêts à structure simple, où les éléments suivent essentiellement un cycle ouvert. Le choix des arbres se porte généralement sur des espèces pionnières à forte croissance et donnant des sujets vigoureux. Par souci de faciliter les interventions, les mélanges et le nombre d'espèces restent limités. Les risques biotiques et abiotiques pour de telles plantations augmentent avec l'aridité du site (manque d'eau, incendies) et son manque de fertilité, notamment dans les zones centrales des tropiques humides sur des substrats géologiques anciens. Sur les sites marginaux, la relative pauvreté en essences est un fait naturel.
Les mesures de protection contre l'incendie, les tempêtes, le stress hydrique, la pénurie en éléments nutritifs et les maladies sont fréquentes (pour les questions se rapportant à la lutte biologique contre les nuisibles, cf. par ex. FRANZ). Le brûlage contrôlé de la litière est une forme particulière de soins donnés aux plantations dans les régions sèches pour éliminer les couches organiques facilement inflammables (BROWN, GOLDAMMER). Ces pratiques doivent toutefois être soumises à de sévères restrictions afin de respecter les impératifs de la préservation des sols et des eaux.
Le matériel végétal nécessaire à la régénération artificielle est produit dans des pépinières. Les pépinières sont habituellement axées sur l'élevage de plants à partir de semences récoltées. Les formes végétatives de reproduction tels le bouturage, les cultures de tissu végétal ou la production de semences dans des plantations demandent souvent d'importants capitaux et ne se prêtent généralement qu'à des projets centralisés encadrés par des maîtres d'oeuvre qualifiés (par ex. KRÜSSMANN). Il faudra trouver ici des stratégies forestières adéquates permettant de maîtriser les conséquences d'un appauvrissement génétique. L'emploi et la consommation des moyens de production traditionnels dans les pépinières (surfaces, semences, engrais, substrat, eau, produits phytosanitaires, moyens de transport) doivent s'orienter sur les tables de production établies (selon l'objectif prévu pour le peuplement) et la technique de multiplication retenue. La production de plantes en pot ou en conteneur exige une bonne planification logistique, compte-tenu de la forte consommation de substrat.
Pour les programmes concernant des forêts naturelles, on aura plutôt recours à de petites pépinières proches de la station ou à des pépinières volantes, la production décentralisée convenant le mieux pour les provenances et les essences requises à de tels usages. Les programmes d'afforestation régionaux peuvent en revanche s'approvisionner auprès des grandes pépinières centralisées.
·ð Régénération naturelle
Le rythme de croissance, la phénologie et la conservation de l'ordre régnant au sein du peuplement constituent les critères du choix de la technique de régénération naturelle (ASSMANN, GOLLEY, DENGLER, LEIBUNGUT, MAYER, WEIDELT, WHITEMORE). D'une façon générale, on distingue le traitement en futaie aménagée par classes d'âge (futaie régulière) faisant intervenir les techniques de coupe d'abri et de coupe en lisière et le traitement en futaie jardinée pour des peuplements inéquiennes très mélangés. Dans les forêts humides tropicales (LAMPRECHT), le passage du traitement en taillis à la futaie, de même que l'exploitation des stations en altitude (MAYER), impose des exigences particulières en ce qui concerne la protection des espèces et des sols.
Toute les méthodes de régénération naturelle se caractérisent par une succession d'abattages sélectifs réalisés sur de longues périodes et qui permettent de ménager l'étage dominé. Durant le processus de régénération, le terrain n'est pratiquement pas déforesté. Les travaux du sol se limitent généralement à la préparation des lits de semences à l'aide de cultivateurs ou de herses entre autres. Pour la régénération d'essences pyrophytes, il peut s'avérer nécessaire de recourir au brûlage contrôlé (cf. plantation au point 1.2.2).
Indépendamment de la méthode retenue, on obtiendra des peuplements plus ou moins hétérogènes, riches en espèces et à plusieurs étages avec des cycles bio-géochimiques fermés raccourcis. La stabilité de ces peuplements face aux influences néfastes est grande, les mesures de protection et l'élevage artificiel de plants ne sont que rarement nécessaires.
1.2.3 Exploitation des peuplements
Les activités sylvicoles peuvent se ranger dans trois secteurs différents:
- La foresterie classique visant la production de bois et l'aménagement de forêts de protection (par ex. DENGLER, LAMPRECHT, MAYER).
- L'agroforesterie, qui associe les produits agricoles et forestiers (par ex. ICRAF) et
- La cueillette, concernant la plupart du temps des produits autres que le bois (par ex. DE BEER).
Quelle que soit la forme d'exploitation d'un peuplement, on devra souvent, afin d'éviter les exploitations abusives, d'abord instaurer un contexte économique et démographique plus favorable et prendre des mesures adéquates pour le maintenir (par ex. Mc NEELEY). Quant aux soins culturaux, ils constituent les préalables techniques sans lesquels il n'est pas possible d'assurer les diverses possibilités d'exploitation des ressources forestières ("multiple-use forestry").
·ð Gestion forestière
En règle générale, on distingue trois formes de traitement des peuplements (par ex. DENGLER, MAYER):
- La futaie à régénération naturelle ou artificielle, aménagée par classes d'âge (futaie régulière) ou sous forme de futaie inéquienne (futaie jardinée) où tous les âges coexistent dans une même parcelle.
- Le taillis sous futaie, où le renouvellement est assuré simultanément par des rejets de souches et des semis.
- Le taillis, renouvelé uniquement par les rejets de souche après les abattages.
Les taillis et les taillis sous futaie sont généralement exploités à courte révolution. Ils se prêtent bien à la production de bois de feu et autres bois de faibles dimensions pour l'approvisionnement des marchés locaux, à condition toutefois d'appliquer des mesures de protection comme le contrôle des pâturages, l'aménagement de terrasses ou la mise en place de sujets de provenance adaptée à la station. Les critères de gestion se fondent sur des données technico-économiques tels le diamètre des arbres et la contenance des parcelles.
Dans le cas des traitements en futaie, les coupes se répartissent en deux catégories: les coupes définitives pour la régénération du peuplement et les coupes secondaires faisant partie des soins culturaux. Compte-tenu des longues périodes de révolution et des soins périodiques à prodiguer, les futaies se prêtent bien à des rôles multiples tels que la production de bois de qualité et les fonctions d'agrément (lieux de repos, zones de silence, tourisme).
Le but des soins culturaux est l'éducation des peuplements par le pilotage des différentes phases de leur développement (par ex. MAYER). La gestion se base sur le rendement sylvicole avec des paramètres comme la surface au sol, le nombre de tiges à l'hectare, la distribution des espèces et des diamètres, les diamètres d'exploitabilité. Quelle que soit la phase d'évolution du peuplement, les soins culturaux visent en premier lieu le facteur limitant de la lumière (par ex. BAUMGARTNER dans MAYER).
D'une façon générale, on peut distinguer les travaux d'éducation des jeunes peuplements, c'est-à-dire les dégagements et nettoiements ("pre-commercial thinnings"), et les éclaircies ("commercial thinnings"). Pour ces travaux, on peut appliquer des méthodes chimiques ou mécaniques, les dernières pouvant se fonder sur un travail manuel ou sur des opérations entièrement mécanisées. Les méthodes chimiques ne peuvent être maîtrisées qu'à condition d'appliquer de façon ciblée des matières actives non persistantes. Les exploitations systématiques telles que les éclaircies en lignes sont d'usage dans les plantations monotypiques, mais ne sont dépourvues de risques que sur des stations particulièrement favorables (érosion des sols).
Les éclaircies sélectives (par ex. MAYER), pour lesquelles certains auteurs parlent de "timber stand improvement" (WEIDELT, WENGER, WOELL), sont les plus efficaces tant sur le plan du rendement que sur le plan écologique. Elles consistent à accroître la surface terrière de sujets sélectionnés pour la récolte ultérieure, obtenue par prélèvement des arbres voisins concurrents. Dans les peuplements inéquiennes, les éclaircies sélectives, les coupes secondaires et les coupes définitives ainsi que la régénération peuvent être combinées. Dans les plantations d'arbres installés artificiellement, cela n'est possible que si l'on dispose au moins de deux espèces compatibles de par leur tolérance à l'ombre.
Dans les forêts humides tropicales, la production de bois est soumise à des exigences particulières (par ex. LAMPRECHT, WEIDELT, WHITEMORE, 1984). Compte-tenu de la diversité des essences y cohabitant, de la mosaïque horizontale et des strates verticales qu'elles forment, du bilan de matières nutritives (voir chapitre 4) et des phases successives de croissance, les éclaircies sélectives conviennent généralement très bien. En simplifiant, on peut distinguer quatre phases de développement formant un cycle qui se répète (WHITEMORE, 1978): Phase terminale - Installation progressive - Croissance - Peuplement mûr/Climax. Régénération et récolte doivent être adaptées à cette dynamique.
En principe, rien ne s'oppose à la récolte de bois dans les forêts primaires mélangées et à répartition irrégulière des diamètres, à condition de ne retirer que des sujets surannés isolés après leur fructification ("mortality pre-emption"; Seydack 1990), en recourant à des techniques de récolte extrêmement mobiles (c. 2.2.1). Dans les peuplements dont les tiges sont toutes plus ou moins au même diamètre, les arbres peuvent être prélevés par bouquets dans la mesure où les sols sont fertiles et résistent bien à l'érosion. Pour les peuplements homogènes que l'on trouve dans de nombreuses forêts de conifères naturelles des tropiques, des méthodes moins sélectives sont également envisageables. La récolte d'essences restées inexploitées jusqu'ici ("lesser-known species") ne devrait pas poser de problèmes, dans la mesure où elle ne perturbe pas l'équilibre biologique des sols (cf. point 3) et que le mode de multiplication de ces arbres est connu. La gestion de formations boisées particulières des régions tropicales, comme les galeries, les savanes ou les mangroves ne sera pas traitée dans le cadre du présent dossier (cf. CHAPMAN, GOLLEY et al, 1978).
·ð Agroforesterie
Sous l'effet de la pression démographique, on voit s'estomper les limites entre l'exploitation agricole et forestière, en particulier dans les régions humides tropicales. Dans les zones en bordure de massifs forestiers intacts, la population ne peut souvent satisfaire ses besoins en aliments et en bois de feu qu'en ayant recours à une exploitation mixte. L'agroforesterie présente une meilleure stabilité écologique que l'agriculture et sur bien des sites elle constitue une condition préalable à l'exploitation permanente des ressources (par ex. JORDAN).
Même si ces catégories ne sont pas strictement délimitées, nous conviendrons, pour des raisons pratiques, de distinguer les systèmes agro-forestier, sylvopastoral et agro-sylvo-pastoral.
Le degré d'imbrication des éléments agricoles et forestiers dans le temps et dans l'espace (par ex. ICRAF) est fonction du savoir-faire local, des disponibilités en eau, de la fertilité des sols et du marché. Dans les zones marginales isolées du marché, les formes d'exploitation simples comme les cultures sur brûlis (shifting cultivation) ou le pastoralisme dans les savanes sont souvent les seules solutions envisageables (PRATT).
·ð Cueillette
Pour de nombreuses stations de forêts tropicales humides, la cueillette de produits autres que le bois, c'est-à-dire les sous-produits de la forêt, constitue la seule forme de valorisation du potentiel végétal. C'est le cas notamment sur les stations d'Amazonie centrale extrêmement pauvres en éléments nutritifs, où l'équilibre biologique se trouve perturbé lorsqu'on y pratique la production intensive de bois sur pied. Dans le Sud-Est de l'Asie, par ex. le potentiel de production de la cueillette dépasse souvent celui du bois (DE BEER). Compte-tenu de la grande diversité des produits tropicaux autres que le bois, il ne sera pas possible d'examiner les spécificités régionales de la récolte de ces produits dans le cadre du présent dossier.
1.2.4 Techniques de récolte
Les forêts et les arbres fournissent à l'homme tout un éventail de produits: bois d'oeuvre, produits pharmaceutiques, épices, résines, rotin, produits alimentaires ou tanins. Chacun de ces produits requiert une technique de récolte spécifique (CAPREZ, STAAF, DE BEER).
·ð Le bois
La récolte du bois constitue l'activité forestière absorbant d'une part le plus de capitaux et produisant d'autre part le plus de dégâts. Dans les forêts humides tropicales, la récolte du bois s'avère souvent impossible lorsque les peuplements sont installés sur des substrats géologiques anciens, car cela perturberait sévèrement l'équilibre biologique. En effet, la planification et la réalisation des récoltes de bois doit se baser tant sur des critères économiques que sur des critères écologiques, l'objectif premier étant de minimiser les dégâts au sein des peuplements et pour le sol. La sélection de la méthode la mieux appropriée se fonde sur les critères suivants:
- But de l'aménagement forestier (droits d'usage, forêt de protection, de production)
- Faciès du peuplement (nombre de tiges à l'hectare, structure, dynamique du cycle des éléments nutritifs)
- Type de coupe prévue (coupe secondaire, coupe définitive, assortiments de bois)
- Topographie et sol (distance de débardage, érosion des sols)
- Infrastructure (densité du réseau routier, frais d'aménagement)
An niveau des travaux d'exploitation, on distingue les opérations d'abattage et de débardage des troncs. Dans les pays tropicaux, les arbres sont généralement abattus manuellement (cognée, scie à main ou à moteur) alors que dans les autres régions, on a beaucoup plus souvent recours à des machines mobiles appelées "harvesters". Le succès des opérations dépendra du niveau de formation et de la rémunération des bûcherons ainsi que de l'organisation du chantier d'abattage. Les "méthodes douces" de récolte du bois, qui ménagent les ressources, comprennent obligatoirement:
- le marquage des arbres à abattre (inventaire) - l'abattage ciblé- le découpage en billes de faible longueur sur le lieu d'abattage avant débardage.
Sur le plan de l'organisation des travaux et de la manutention, on distingue d'une part le débuscage et le débardage sur la parcelle mise en coupe et d'autre part le transport des grumes par routes, par fer ou par voie d'eau. En ce qui concerne les techniques employées, on notera les procédés manuels, mécaniques ou encore la traction animale. Enfin, sur le plan de la méthode, on distinguera le traitement des arbres en entier ou uniquement des fûts. Les dégâts que subit le peuplement lors de la récolte sont fonction du degré de motorisation, de l'intensité de l'exploitation, des pentes et de la densité des voies d'accès nécessaires (routes et layons) ainsi que de la longueur des tiges et de la part revenant au traînage au sol dans le cadre de la manutention. Des procédés de débardage inadaptés peuvent avoir pour conséquences le compactage des sols, l'érosion en rigoles le long des voies de circulation, la destruction de la flore du sol forestier et du sous-étage, les blessures des pieds et des racines des arbres non abattus. Voici un aperçu grossier des principales méthodes de débardage dans l'ordre des risques de dégradation qu'elles comportent:
- Méthodes de manutention au sol
·ð Halage au moyen de palans pour les coupes à blanc, les coupes définitives; distances de débardage moyennes ou longues, des régions de plaines jusqu'aux hautes montagnes;
·ð Tracteurs de débardage à pneus ou à chenilles pour coupes à blanc, coupes secondaires et définitives; distances de débardage faibles et moyennes, pays de collines;
·ð Animaux (chevaux, boeufs, buffles d'eau, etc) pour coupes secondaires, petits bois, faibles distances, régions de plaine
- Méthodes utilisant la pesanteur
·ð Descente libre pour coupes secondaires et définitives; débardage sur de faibles distances; en haute montagne.
·ð Chemins de glissage (glissoirs en bois ou en terre), généralement pour les coupes définitives; débardage sur de longues distances; en haute montagne.
- Méthodes aériennes
·ð Systèmes à treuils pour coupes secondaires et définitives, en haute montagne;·ð Transport par blondin, emploi universel;·ð Hélicoptère comme moyen de débardage universel des bois de valeur.
Dans les forêts tropicales humides formant de véritables mosaïques d'essences différentes, la récolte de bois doit se faire suivant des principes adaptés aux prélèvements individuels, c'est-à-dire avec des équipements extrêmement mobiles, sans traînage au sol et en limitant les sentiers et layons, si l'on veut pouvoir ménager les peuplements (HODGSON). Les peuplements homogènes en plaine autorisent en revanche des techniques de récolte moins dispendieuses. Les procédés de valorisation des arbres entiers, sans ébranchage ni débitage des grumes, et ne laissant pas de déchets, ne sont applicables que sur les stations de plaine aux sols riches en éléments fertiles et résistant à l'érosion.
Après l'abattage et le débardage, le bois est entreposé dans la forêt en bordure de route jusqu'à son enlèvement par l'acheteur. Ce stockage étant de courte durée, il n'est généralement pas nécessaire de protéger les emplacements. Dans des cas exceptionnels à la suite de catastrophes naturelles, il peut s'avérer nécessaire de stocker de grandes quantités de bois sur des parcs à grumes spécialement aménagés à cet effet. Le cas échéant, il faudra limiter le plus possible les aires stockage et l'emploi de pesticides et prévoir l'évacuation des déchets d'écorce.
Pour bien choisir la méthode à appliquer, on se réfèrera aux études à long terme et aux analyses des dégâts forestiers tout en considérant les critères économiques. En plus des critères d'appréciation classiques telles les analyses coûts-avantages, on se reportera également à des analyses coûts-efficacité (par ex. WENGER), sans perdre de vue que les analyses doivent impérativement porter sur la totalité de la période de révolution (temps de production) et non se limiter à une intervention donnée.
La réalisation des accès aux parcelles en vue de pouvoir récolter le bois a d'importantes incidences sur l'environnement. La limitation efficace des risques de dégradation pour les peuplements implique, outre le recours à des techniques de récolte appropriées, l'instauration d'une administration forestière performante comportant un service de police pour le contrôle des droits d'usage.
·ð Produits autres que le bois
Du fait de la grande diversité des produits forestiers autres que le bois, les effets de leur récolte ne pourront être décrits en détail dans ce dossier. Ici, le savoir-faire local est un élément essentiel dont il faudra absolument tenir compte.
D'une façon générale, on fera la différence entre les produits utilisés pour subvenir aux besoins des populations locales et ceux destinés à être commercialisés, les premiers ne comportant généralement pas le risque d'une surexploitation. La récolte des produits des arbres tels la résine, l'écorce ou les lianes (rotin, etc.) demande des précautions particulières afin de ne pas infliger de dégâts persistants à l'arbre, qui constitue le moyen de production. La récolte des fruits par ex. ou la chasse du gibier ne réclament pas autant de soins lorsqu'il s'agit d'activités de subsistance.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Influences propres au secteur forestier
De par leur superficie, les forêts sont les plus importants écosystèmes de la planète. Depuis l'apparition de l'agriculture il y a env. 10 000 ans, elles n'ont pourtant cessé de régresser jusqu'à ne plus couvrir que moins d'un tiers de la surface terrestre colonisable, à savoir env. 42 millions de km2 (STARKE), qui ont de plus été continuellement fragmentés et dégradés. Les forêts devant couvrir de grandes étendues pour pouvoir remplir leur fonction de protection, l'habitat de l'homme est aujourd'hui menacé dans certaines régions. Dans ce dossier, nous distinguerons quatre aspects du rôle protecteur de la forêt.
·ð Protection climatique
En liaison avec les océans, les forêts constituent un système de régulation biologique du climat. En raison de l'importance du phénomène d'évapotranspiration, elles produisent elles-mêmes une grande partie des précipitations locales. Dans les tropiques notamment, l'évaporation de ces volumes d'eau permet d'absorber jusqu'aux trois quarts de l'énergie du rayonnement solaire, empêchant ainsi un échauffement excessif de l'atmosphère. En outre, la forêt neutralise de grandes quantités du gaz de serre CO2. Les riches formations boisées proches de la forêt naturelle, conduites sur de longues périodes de révolution et sur de grandes surfaces, se prêtent le mieux à un contrôle efficace de ce double rôle climatique. Du fait de leur rapport assimilation-respiration particulièrement favorable, bien des formations boisées des régions tempérées telles que les forêts côtières du Nord-Ouest des Etats-Unis absorbent jusqu'à trois fois plus de CO2 que les forêts pluviales de régions tropicales (STARKE, 1991).
·ð Protection des espèces
Les forêts humides tropicales ne couvrent qu'une petite partie du globe (6%) et pourtant elles abritent env. 90% de tous les singes, au moins 80% de tous les insectes, au moins 2/3 de toutes les espèces végétales et env. 40% de tous les oiseaux de proie. La majeure partie de ces espèces ne pouvant subsister que sur de vastes territoires de forêts proches de l'état naturel, les forêts artificielles monotypiques aménagées sur des espaces restreints ne sont donc d'aucune utilité pour la préservation de ces animaux et végétaux et de leur patrimoine génétique.
·ð Protection des sols
Les futaies jardinées, à structure étagée, constituent la protection biologique la plus efficace pour les sols. Dans les peuplements ainsi traités, l'érosion et le renouvellement des sols s'équilibrent et répondent à la norme géo-écologique.
Dans les forêts sèches ou les savanes herbeuses, qui présentent des structures plus simples, l'écart par rapport aux forêts aménagées est moins marqué. Il en va de même pour les modèles forestiers alternatifs des régions de plaine. Sur les stations humides des régions tropicales ou les stations de haute montagne, les taux d'érosion dans les forêts aménagées peuvent, dans certains cas, être élevés à la puissance dix par rapport aux pertes de sol naturelles (MORGAN).
·ð Protection de l'habitat humain
A mesure que la déforestation progresse, on assiste à la régression des habitats humains, notamment dans les forêts humides tropicales; des emplois disparaissent. De grand projets promus sur la base d'avantages fiscaux (exploitation de bois, secteur minier, élevage bovin) peuvent accélérer le processus à l'échelle locale et évincer les méthodes traditionnelles d'exploitation des ressources demandant beaucoup de main-d'oeuvre. La formation initiale et continue notamment dans le cadre de projets de forêts naturelles et d'agroforesterie peut aider efficacement à sensibiliser les décideurs à ce genre de problèmes.
2.2 Stratégies de protection de l'environnement pour le secteur forestier
Si les forêts jouent un important rôle protecteur, elles méritent elles-mêmes d'être protégées en tant que biotopes pour diverses communautés végétales et animales. Elles ne pourront toutefois être protégées efficacement que si l'Etat, les milieux économiques et la population locale estiment dans leur propre intérêt d'en assurer la perpétuité. Les formes d'exploitation retenues doivent donc à la fois assurer la protection de la forêt, garantir la valeur ajoutée et concilier les intérêts des différents groupes concernés. En Afrique, le défrichage de savanes infestées par la mouche tsé-tsé par ex. peut être considéré comme une véritable bénédiction du point de vue de l'hygiène. Pour les Bochimans et autres groupes vivant de la chasse, cette démarche signifie en revanche la destruction de leur habitat, pour les hydrologues l'inondation des bas-fonds et pour les écologistes la destruction de biotopes.
Suivant le contexte rencontré, les stratégies de préservation des forêts peuvent s'articuler autour des éléments suivants:
- Instruments politico-économiques
·ð Gérer les droits d'usage en associant entre elles des zones tampons, de protection, d'exploitation et de colonisation.
·ð Garantir une valeur ajoutée à l'exploitation forestière par diversification dans la région productrice et réinvestissement des profits, par ex. pour les soins culturaux.
·ð Faire participer les intéressés à la planification, à la mise en oeuvre et au contrôle des stratégies d'exploitation.
·ð Instaurer un moratoire pour l'exploitation forestière dans les forêts primaires des zones tropicales et tempérées.
·ð Offrir des attraits financiers tels que taxes ou subventions pour certaines solutions alternatives (par ex. récolte du bois par blondin au lieu de bulldozers).
- Instruments technico-écologiques
·ð Réduire la consommation de bois par amélioration de la transformation.
·ð Orienter la gestion forestière d'après les fonctions et les besoins.
·ð Simuler un rythme de végétation naturel et pratiquer des soins culturaux sur de longues périodes de repos et de régénération.
Pour l'examen de tous ces instruments sous l'aspect de leur mise en pratique, nous renvoyons aux ouvrages correspondants cités dans la bibliographie (cf. Ministère fédéral de la Coopération économique et du Développement, ENQUETE).
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
Le principe de la pérennité est à la base de toute activité forestière. L'exploitation des forêts doit donc être conforme au potentiel des ressources naturelles et préserver l'équilibre des cycles biogéochimiques ainsi que la capacité d'autorégulation des écosystèmes (VESTER). La garantie de la pérennité ne suppose pas que la production de bois apporte chaque année le même rendement, mais passe par la régénération naturelle de peuplements riches en espèces et par la mise en oeuvre de techniques de récolte ménageant l'ensemble des ressources (SEYDACK et al 1990).
Les interventions humaines ayant pour effet de perturber les cycles naturels, il faudra non seulement définir les possibilités annuelles dans l'optique de la pérennité des peuplements, mais aussi tenir compte des indicateurs écologiques et socio-économiques suivants pour la gestion du potentiel forestier:
·ð Bilan nutritif
Les cycles des éléments nutritifs dépendent du faciès d'un peuplement, de la capacité d'échange des sols, du degré d'absorption des éléments ainsi que des apports allochtones par l'atmosphère. Tous ces facteurs ne se laissant guère influencer, les modèles de gestion doivent être axés sur une minimisation des pertes en éléments nutritifs. Si l'on souhaite éviter l'emploi d'engrais artificiels dont la production requiert généralement des sources d'énergie non renouvelables, les prélèvements forestiers devront être suffisamment faibles et échelonnés sur de longues périodes de production pour pouvoir être compensés par les apports allochtones. Les stations pauvres en nutriments limitent considérablement la production de bois de fortes dimensions et de biomasse (cf. GOLLEY, RUHIYAT 1989 dans WEIDELT 1989, ULLRICH. Comme indicateurs du bilan nutritif, on aura:
- les réserves nutritives en kg/ha, relevées séparément pour les différents compartiments écologiques, à savoir les sols, les racines, les fûts, les branches, le feuillage et
- les transferts entre ces compartiments en kg/ha/a, y compris les apports et les exportations.
·ð Bilan hydrique
Dans de nombreux habitats, l'eau constitue un facteur limitant. Les disponibilités en eau varient en fonction des facteurs hydro-géologiques et bioclimatiques. Faute de pouvoir infléchir ces composantes de l'environnement naturel, c'est l'exploitation de cette ressource qu'il faudra adapter aux caractéristiques du bassin versant. Ici, on notera que les forêts multiétagées se prêtent le mieux à la régulation du bilan hydrique. Le traitement des peuplements, les soins culturaux et la sélection des essences (cf. MITSCHERLICH, WENGER) sont autant de moyens d'agir sur les facteurs déterminants pour le bilan d'eau, à savoir l'interception, l'évapotranspiration, l'écoulement et le renouvellement des eaux souterraines. Selon le cas, certaines composantes peuvent servir d'indicateurs de pérennité, par ex. pour l'évaluation du renouvellement des nappes souterraines dans les régions sèches.
·ð Erosion des sols
L'enlèvement des particules du sol dépend essentiellement du peuplement, des précipitations et du profil énergétique du relief. Il fait partie du cycle naturel des éléments (cycles biogéochimiques). L'érosion est la plus limitée sur les sols des hautes futaies jardinées, à structure étagée et riches en espèces. Les paramètres à prendre en compte ici sont:
- les valeurs géologiques standard pour la station considérée (kg/ha/a), que l'on peut déterminer par des essais sur le terrain à des emplacements écologiquement intacts (par ex. FAO) ou, dans la mesure où le site est dégradé au point de rendre ces essais impossibles ;
- le seuil tolérable de pertes en sol, que l'on peut déterminer par des méthodes empiriques sur la base de la formule établie par WISCHMEIER (par ex. dans MORGAN).
Ces deux paramètres sont déterminants pour le degré d'exploitation et les mesures de protection techniques et biologiques à prévoir.
·ð Surfaces boisées
Les besoins minimum en superficies boisées découlent des besoins de la population en produits de la forêt et des fonctions de protection que doit remplir la forêt au sein de l'économie nationale. Ils dépendent des caractéristiques du site et des habitudes des riverains. On prendra en compte non seulement des critères écologiques, mais également les besoins et la consommation de bois ainsi que le degré de fragmentation de zones boisées autrefois réunies (ELLENBERG, PIELOU). Le "bilan des surfaces forestières", calculé en hectare comme la différence entre les surfaces boisées existantes et celles nécessaires à l'échelle de l'économie nationale servira ici d'indicateur.
Pour ce qui est de l'intensification de l'exploitation, il faudra connaître les grandeurs permettant la détection précoce de nouveaux problèmes futurs. Outre les indicateurs écologiques déjà cités, il existe des signes avant-coureurs de nature biologique (plantes pionnières, espèces animales apparaissant à la suite de l'installation de certaines cultures) ou de nature socio-économique (produits de cueillette réservés jusque-là à la consommation locale offerts en plus grandes quantités sur le marché).
Une évaluation des ressources forestières pour l'économie nationale comporte plusieurs facteurs d'incertitude. Les méthodes monétaires classiques ne permettent pas de recenser tout le potentiel de la forêt. Les produits autres que le bois contribuant de façon informelle à la subsistance de la population sont également négligés dans ces calculs. Pour toute appréciation concernant le secteur forestier, on aura donc recours à l'analyse coûts-efficacité et à l'analyse des risques (Ministère fédéral de la Coopération économique et du Développement, EWERS, KASBERGER-SANFTL).
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Face à la croissance démographique et à la raréfaction progressive des ressources, il apparaît clairement que le problème clé du secteur forestier, à savoir la destruction de la forêt, ne pourra être résolu par les seuls moyens techniques. D'autres mesures complémentaires seront indispensables dans les secteurs connexes afin d'obtenir des conditions-cadres favorables à la préservation des espaces vitaux humains.
4.1 Complémentarité
Les conflits d'intérêts peuvent être évités dans la mesure où les programmes sectoriels sont élaborés de façon à se compléter mutuellement. Cela passe en premier lieu par la sensibilisation des responsables. Mais les réalités politico-économiques (corruption nationale et internationale, accords commerciaux internationaux, devises que représentent les exportations de bois pour des pays à économie peu diversifiée) peuvent entraver la mise en pratique de ces modèles de développement multisectoriels. Comme instruments d'une approche intégrée, citons notamment:
- Une politique démographique qui vise à limiter la croissance de la population et à mobiliser les jeunes en tant que potentiel de main-d'oeuvre.
- Une politique économique intégrant la protection des ressources au travers d'une limitation de la demande et d'une réduction de l'endettement.
- Une stratégie d'aménagement du territoire intégrant p.ex. des programmes de reboisement sur une vaste échelle en tant que contribution à la réhabilitation de l'environnement et à la lutte contre la pauvreté.
- Une politique énergétique de protection des ressources basée sur une meilleure efficience et sur la diffusion de formes non biologiques d'énergies renouvelables (énergie solaire, hydraulique, éolienne, etc.)
- Une politique agricole de sécurité alimentaire passant par des réformes agraires, par l'accroissement de la productivité et le renoncement à des programmes de déplacement des populations à grande échelle.
Au besoin, on se reportera aux dossiers de l'environnement traitant de domaines connexes. En voici quelques-uns:
Sous-secteur de la production biologique
- Agriculture
·ð Production végétale et protection des végétaux ·ð Production animale
- Infrastructure
·ð Aménagement du territoire et planification régionale·ð Planification du secteur énergétique ·ð Aménagement et gestion des ressources en eau ·ð Energies renouvelables
Sous-secteur des techniques de récolte forestière
- Agriculture
·ð Machinisme agricole
- Infrastructure
·ð Travaux routiers sur réseaux principaux et secondaires - Construction et entretien ·ð Bois, scieries, transformation du bois, produits du bois
4.2 Contexte social
Les facteurs socio-culturels jouent un rôle décisif pour le succès de mesures mises en oeuvre dans le secteur forestier. En plus de l'acceptabilité des mesures au sein des groupes concernés, on devra tenir compte notamment des aspects suivants:
- obligations et droits d'usage forestiers traditionnels,- système de contrôle social de l'exploitation des ressources,- revenus moyens du groupe cible,- soins de santé et approvisionnement en produits alimentaires,- niveau d'éducation et de formation.
Dans le domaine social, la collecte des données se heurte à la complexité du sujet. Les enquêtes expéditives telles que le "diagnostic rural rapide" (CHAMBERS) peuvent être utiles pour de petites réalisations, mais s'avèrent en général insuffisantes pour des projets intégrés.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Le secteur forestier se caractérise par des temps de production extrêmement longs ainsi que par les vastes superficies nécessaires à la régulation des cycles biogéochimiques. Dans ces conditions, une erreur de gestion a des répercussions dont il est pratiquement impossible d'évaluer la portée, ni dans le temps, ni dans l'espace. Ainsi, il n'est pas exclu que les effets d'une essence mal choisie se manifestent seulement un siècle plus tard.
Pour assurer le succès des travaux forestiers, il est donc essentiel de simuler les cycles naturels existant au sein d'une forêt. Par ailleurs, l'intégration des populations dans le processus de production sylvicole est un instrument de gestion important, notamment dans bien des habitats marginaux menacés par la désertification.
Les modèles d'exploitation doivent être multifonctionnels et axés sur les besoins de la situation. Les plantations monotypiques ne conviennent donc que dans certains contextes précis comme pour la production de bois de feu dans les régions sèches. Dans la plupart des cas, seules les forêts mixtes, proches de l'état naturel, permettent de réaliser une exploitation intégrée des ressources forestières. D'une façon générale, les méthodes ne présentant que des faibles incidences négatives sur l'environnement sont celles qui renoncent aux coupes à blanc et contribuent à l'établissement et à la préservation de peuplements hétérogènes.
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Bref glossaire de termes forestiers
Analyse coût-efficacité: Comparaison d'alternatives de gestion pour lesquelles les intrants sont d'ordre monétaire mais dont les résultats, quant à eux, ne peuvent être exprimés en termes monétaires (selon WENGER).
Biocybernétique: Branche de la cybernétique (du grec kubernan, diriger) étudiant la conduite et l'autorégulation de processus interdépendants avec un minimum d'énergie dans des systèmes biologiques (définition adaptée d'après VESTER).
Biotope: Portion d'un écosystème, colonisée par un organisme ou une communauté animale ou végétale (biocénose) et caractérisée par des facteurs physiques et chimiques (définition donnée par l'encyclopédie de poche "MEYERS Taschenlexikon").
Ecosystème: Unité de l'espace naturel formée par une communauté animale ou végétale (biocénose) et son habitat (biotope), caractérisée par ses relations équilibrées avec l'eau, l'air et le sol (définition donnée par l'encyclopédie de poche "MEYERS Taschenlexikon").
Exploitation de biomasse: En foresterie, elle se limite à l'exploitation du bois, c'est-à-dire soit des fûts ("full trees") y compris l'écorce, le feuillage et les branches, soit des arbres entiers ("whole trees"), parties souterraines comme aériennes (selon GRAMMEL).
Objectif de l'exploitation: Objectif de production des activités forestières faisant état de l'ensemble des biens matériels (bois, produits autres que le bois) et prestations immatérielles (protection des sols et des ressources hydriques, protection de la nature, fonctions de détente, etc.) que le propriétaire de la forêt et/ou la collectivité escompte obtenir du massif forestier. Les différents objectifs et sous-objectifs, dont l'échéance est établie, se classent selon les catégories suivantes: objectifs en termes de produits, fonctions de sécurité, objectifs de nature monétaire (d'après SPEIDEL 1967).
Parcelle: Unité territoriale permanente résultant du découpage des forêts sur laquelle reposent la planification, la mise en oeuvre et le contrôle des activités forestières (selon SPEIDEL 1972).
Peuplement: Groupe d'arbres présentant des caractéristiques semblables, couvrant de façon continue une superficie minimum et demandant un même traitement collectif.
Rôle protecteur de la forêt: Concerne les prestations sociales ou externes d'une exploitation forestière, prenant la forme de biens de l'économie nationale tels que l'eau, la protection de sols et les possibilités de détente.
Savane: Formation végétale des zones tropicales à hiver sec, caractérisée par une couverture herbacée fermée, parsemée ça et là d'essences ligneuses que l'on trouve généralement entre les zones tropicales de l'Equateur et les tropiques (définition donnée par l'encyclopédie de poche "MEYERS Taschenlexikon).
Site ou station: Complexe des grandeurs naturelles, économiques et sociales qui influencent le processus de production forestier sur un espace donné (MATTHIES 1968, dans SPEIDEL 1972).
Surface au sol: Somme des sections de tous les fûts d'un peuplement à partir d'un diamètre minimum, donnée en m2 par hectare et exprimant la densité du peuplement.
Sylviculture: Science de la production forestière se fondant sur l'aménagement et l'entretien de forêts dans le but de satisfaire de façon durable aux besoins matériels et immatériels de la société (définition adaptée d'après DENGLER 1972 et MAYER 1977).
Type d'objectif d'exploitation: affectation d'un peuplement ou d'une parcelle à un usage donné.
30.Production animale
1. Présentation du domaine d'intervention
La production animale en tant que processus biologique est influencée par l'environnement et a elle-même des incidences sur l'environnement. L'étude de l'impact de ce secteur de production sur l'environnement vise à modifier le milieu naturel de manière à permettre le prélèvement d'un maximum de produits alimentaires et de matières premières sans compromettre les bases de production.
Chaque système d'élevage et d'exploitation exerce une influence spécifique sur l'environnement. On distingue les modes d'élevage suivants:
- pastoralisme pur,- élevage au pâturage avec supplémentation,- stabulation.
Au nombre des systèmes d'exploitation, on peut citer:
- les ranches (bovins, ovins);
- le pastoralisme traditionnel (bovins, ovins, caprins, camélidés, équidés et, souvent, troupeaux associant plusieurs espèces animales);
- élevage traditionnel (bovins, buffles, camélidés, équidés, ovins, caprins, porcins, volaille, petits animaux comme les cochons d'Inde, les lapins et les abeilles; souvent, association d'espèces animales dans l'exploitation);
- grandes exploitations d'élevage industriel (par exemple élevage de volailles de chair, batteries de ponte, engraissement des porcs, élevage bovin en feed-lot 5).
La pêche et l'aquaculture ne sont pas traitées dans ces pages; elles font l'objet d'un autre dossier sur l'environnement.
La production animale peut en principe se pratiquer dans toutes les zones à vocation de culture. Elle représente de surcroît la seule forme de valorisation agricole des zones semi-arides et arides et des régions de haute montagne, au-delà de la limite de culture et jusqu'à la limite de végétation.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Modes d'élevage
2.1.1 Exploitation des pâturages
L'effet le plus visible du pacage est le broutage sélectif des plantes, qui influence la composition floristique et la structure de la végétation pâturée. Cette influence est fonction de l'espèce animale, de la charge en bétail (pression animale sur les pâturages) et, le cas échéant, de la saison d'exploitation des pâturages. Les bovins et les moutons se nourrissent plutôt d'herbe, les chameaux et les chèvres de feuilles. Une pâture idéale pour l'élevage ovin ou bovin doit donc porter une végétation essentiellement herbacée, alors que les pâtures convenant le mieux aux camélidés et aux chèvres seront plutôt occupées par des formations arborées et arbustives.
La pâture peut stimuler la croissance des plantes et favoriser, au sein d'une espèce végétale, les écotypes à port rampant par rapport aux écotypes à port érigé. Le pacage des pâturages composés de graminées et de légumineuses favorise fréquemment la composante "légumineuses"; en effet, les animaux préfèrent généralement les graminées au début de la période de végétation, ce qui stimule la croissance des légumineuses en limitant la concurrence. Toutefois, certaines légumineuses sont de préférence appétées au stade juvénile. Alors que le pâturage à faible densité et la taille légère des arbustes et des arbres peuvent stimuler la croissance de ces derniers, le pâturage intensif et l'émondage peuvent en revanche l'entraver, voire entraîner le dépérissement des ligneux et empêcher la régénération des arbustes fourragers à partir des graines et des rejets.
Les effets du piétinement dépendent principalement de l'espèce animale mise au pacage, de la charge en bétail ainsi que de la nature du sol et de la topographie du terrain. Les dégâts occasionnés par le piétinement sont susceptibles d'accélérer l'érosion des sols, mais le grattage du sol peut aussi créer des conditions de germination plus propices et favoriser ainsi la régénération des plantes. En zones humides, le tapis végétal est facilement détruit par le piétinement des animaux en présence d'un taux élevé de saturation du sol en eau.
De nombreuses graines de plantes prairiales, de taille minuscule, peuvent traverser l'appareil digestif des animaux tout en gardant intacte leur capacité germinative. Ainsi, certaines plantes sont propagées par les déjections animales. Les graines à tégument dur sont en outre conditionnées, c'est-à-dire redistribuées et semées grâce aux animaux.
Seule une petite fraction de l'énergie et des éléments nutritifs absorbés par le bétail se retrouvent finalement dans les produits d'origine animale exploités par l'homme. La plus grande partie est rejetée par les fèces, l'urine et, chez les ruminants, sous forme de méthane (gaz ayant une incidence sur le climat). La dégradation de la matière organique dans l'appareil digestif des ruminants et la décomposition microbienne dans le sol entraînent des pertes d'énergie et de nutriments analogues, à cette différence près que le processus de dégradation est sensiblement plus rapide dans l'estomac des ruminants; le cycle des éléments nutritifs est donc accéléré par les animaux à l'herbage. Lors du parcage nocturne des animaux, des éléments fertilisants sont soustraits au pâturage puisque les déjections restent dans l'enclos. Même si le fumier collecté dans le parc à bétail peut être utilisé dans les cultures, pour le maraîchage ou pour la production de biogaz et contribuer ainsi à l'amélioration de la fertilité des sols, l'exportation d'éléments nutritifs risque d'accélérer la dégradation de la végétation des pâturages.
Dans les zones arides et semi-arides, caractérisées par une pluviosité annuelle très irrégulière, les rendements subissent, outre les fluctuations saisonnières, d'importantes variations annuelles. On ne peut, de ce fait, escompter une stabilité des rendements de la strate de végétation herbacée. Certaines années de sécheresse, la croissance de la végétation est si faible que la repousse est entièrement broutée par les troupeaux. L'exploitation du fourrage fourni par les arbres et les buissons ne doit pas dépasser un certain pourcentage du croît annuel, sous peine d'endommager durablement les ligneux et de compromettre leur viabilité et leur capacité de régénération.
D'une façon générale, on peut parler de dommages durables à partir du moment où la capacité de régénération de la végétation est mise à mal et où les horizons superficiels du sol sont fortement dégradés sous l'action de l'érosion éolienne ou hydrique. Les différences existant entre les diverses associations de plantes et la capacité de régénération variable des différentes espèces végétales ne permettent pas de citer de valeurs indicatives universelles sur les superficies pouvant être exploitées sans baisse de productivité de la couverture végétale et sur les charges moyennes praticables. Selon des estimations américaines, le taux d'exploitation "acceptable" de la biomasse serait de 50 %; des travaux en provenance d'Afrique de l'Ouest estiment pour leur part que ce taux s'élève entre 30 et 50 % (Le Houerou, 1980). D'autres, enfin, différencient les prélèvements autorisés selon la pluviosité et distinguent entre strate arborée/arbustive (exploitation tolérable: 25 à 50 %) et strate de graminées et d'herbacées (30 à 50 %) (Schwarz, 1989). L'évaluation du degré de dégradation de la végétation pourra s'appuyer par exemple sur la structure d'âge et la composition floristique des formations buissonnantes et arborées, sur les réserves de graines contenues dans le sol pour les plantes herbacées, éventuellement aussi sur la couverture du sol ainsi que sur la profondeur et la nature de l'horizon A.
La distribution des animaux dans une région pastorale aride est largement déterminée par les disponibilités en eau. Des puits profonds au débit abondant, qui alimentent en eau de grands effectifs de bétail, peuvent entraîner un fort surpâturage aux abords des puits. Les surfaces que les animaux peuvent pâturer aux alentours d'un puits dépendent entre autres de la teneur en matière sèche du fourrage, de l'espèce animale concernée et de l'état physiologique des animaux. Les puits et les points d'eau insuffisamment protégés risquent facilement d'être pollués par les déjections animales; l'eau potable rendue ainsi impropre à la consommation expose la population humaine à des risques sanitaires: la concentration d'animaux autour des puits peut favoriser la propagation d'épidémies. Aux abords de chaque point d'eau, il existe une zone fortement enrichie en éléments fertilisants par le fumier animal, mais presque dépourvue de végétation par suite du piétinement du bétail. L'étendue de cette zone dépend de l'aménagement du point d'eau (par exemple abreuvoir sur sol dur) et de la réglementation de l'accès (par exemple pose de clôtures autour du point d'eau). Le fumier peut être utilisé pour la fertilisation des terres de culture environnantes.
Les zones pastorales se composent de parcours naturels, de jachères et de chaumes. Les zones forestières, souvent placées sous la régie des services forestiers, peuvent également constituer d'importants espaces de pâturage. Dans de nombreux cas, en Afrique du Nord par exemple, la majeure partie du rendement forestier provient de la production animale. La production fourragère fait partie intégrante du système agroforestier (sylvopastoralisme). Il est à souligner toutefois que les pâturages forestiers sont fréquemment surexploités. De nombreuses mesures s'imposent pour empêcher la surexploitation: atténuation des tensions entre l'administration forestière et les paysans locaux; personnel suffisamment nombreux et motivé pour faire respecter les règlements prévoyant des restrictions d'exploitation; ressources fourragères de substitution pour les pasteurs autochtones; interdiction d'utilisation par des éleveurs non cultivateurs et étrangers à la région; prix raisonnables par rapport aux autres ressources fourragères en cas d'utilisation payante des pâturages forestiers; association de la population locale à la planification des utilisations. En pays tropicaux arides et humides, il existe suffisamment d'exemples de gestion pastorale équilibrée, respectant la dynamique de croissance de la forêt.
2.1.2 Exploitation pastorale avec supplémentation
L'impact de la distribution de compléments alimentaires sur l'environnement dépend des conditions de départ et de la nature du fourrage. Les compléments minéraux permettent d'améliorer l'exploitation du "foin sur pied" lorsque le fourrage est abondant, mais de qualité médiocre. L'apport d'aliments concentrés ou d'aliments grossiers de bonne qualité entraîne une baisse rapide de la consommation de fourrage par tête de bétail à l'herbage et préserve ainsi les pâturages. Cependant, lorsque l'amélioration de l'alimentation incite l'éleveur à augmenter ses effectifs tout en continuant à exploiter les parcours naturels, le risque de dégradation du couvert végétal s'accroît. Dans certaines régions (Afrique du Nord par exemple), les compléments alimentaires entrent pour une part si importante dans l'alimentation des animaux qu'ils couvrent non seulement les besoins de production, mais aussi une partie des besoins d'entretien. La volonté d'améliorer la qualité de la viande des animaux au pâturage, qui se traduit par une augmentation des prix de la viande, peut être considérée comme l'un des facteurs à l'origine du surpâturage. Le fait que les animaux ont davantage d'exercice et bénéficient de meilleures bases alimentaires a un impact bénéfique sur la qualité de la viande.
2.1.3 Cultures fourragères
Les cultures fourragères peuvent être installées sur des bandes anti-érosives. L'établissement de cultures fourragères permanentes (comme le Sulla en Afrique du Nord) sur ces dispositifs anti-érosifs est une technique "douce" de lutte contre la dégradation des sols. L'intégration d'une sole fourragère dans l'assolement peut avoir des effets bénéfiques sur la structure et la fertilité des sols (cf. dossier sur la Production végétale). Toutefois, il y a lieu de tenir compte de la concurrence pouvant être exercée par les cultures fourragères sur les cultures se prêtant à l'alimentation humaine.
La récolte de la matière verte dans les cultures fourragères spéciales soustrait au sol des quantités substantielles d'éléments nutritifs. L'équilibre du bilan nutritif peut être perturbé si ces éléments ne sont pas restitués au sol ou si le fumier n'est pas épandu dans les champs. L'utilisation d'engrais minéraux et d'herbicides en culture fourragère crée un risque de pollution des eaux superficielles et souterraines et un risque de diminution supplémentaire de la biodiversité.
2.1.4 Stabulation
Si l'élevage au pâturage concerne essentiellement les ruminants, en revanche l'élevage de poules, porcs ou petits animaux, comme les lapins, cochons d'Inde, etc., se pratique de préférence en claustration.
Les effets de la stabulation sur l'environnement varient selon les effectifs du cheptel, l'espèce animale, la nature et la provenance du fourrage et le type de stabulation (stabulation libre ou stabulation permanente). Les conditions physico-chimiques régnant dans le bâtiment d'élevage (température, humidité de l'air, lumière, teneur en gaz nocifs, poussière et germes) agit sur les animaux; l'odeur, le bruit et le lisier produits dans les locaux d'élevage agissent aussi sur le milieu ambiant. L'élevage de ruminants dégage du méthane, un gaz à effet climatique.
En stabulation, la végétation fait l'objet d'une utilisation beaucoup plus prudente que dans la mise à l'herbage des animaux, mais le prélèvement d'éléments nutritifs occasionné par la récolte de fourrage coupé est considérable. La fertilité des sols est menacée si les éléments fertilisants exportés ne leur sont pas restitués.
Les énormes quantités de lisier produites dans les grandes exploitations d'élevage peuvent compromettre la qualité de l'eau de boisson et polluer les eaux de surface et les nappes phréatiques. Dans l'élevage avicole intensif pratiqué à proximité des grandes agglomérations, l'élimination des cadavres et du fumier entraîne un important risque de pollution et de contamination. Dans de nombreux pays en développement, le lisier et le fumier présentent, en particulier pour les enfants, un fort risque d'infection, surtout lorsqu'ils sont facilement accessibles. Utilisés comme engrais, le lisier et le fumier améliorent la fertilité et la structure des sols, à condition que les apports ne soient pas excessifs.
2.2 Systèmes d'exploitation
2.2.1 Ranching
Le ranching permet l'exploitation uniforme de régions relativement vastes. Néanmoins, l'utilisation rationnelle des ressources pastorales n'est pas garantie par la création de grandes unités de production animale (cf. Harrington et al., 1984). Dans les années de disette, même un ranch a besoin de solutions de repli, à moins que le chef de l'exploitation ne réduise à temps la taille de ses troupeaux; il faut sinon d'attendre à des pertes considérables. La distribution de compléments alimentaires favorise la surexploitation des pâturages, accroissant ainsi le risque d'érosion. Chaque fois qu'une grande ferme d'élevage, caractérisée par des charges de bétail "rationnelles" ou par des herbages de réserve avec des charges animales contrôlées, est installée dans les zones d'élevage traditionnel, il faut songer que la diminution de la charge de bétail dans la région concernée sera peut-être plus conforme aux conditions de milieu que la densité initiale, mais qu'en excluant les autres troupeaux, la pression animale va s'accroître sur les pâturages environnants.
Le défrichement pratiqué sur une grande échelle dans le but d'aménager des zones de pâturage pour les ranches conduit, surtout dans les zones humides, à une forte diminution de la diversité des espèces végétales. En dehors des problèmes d'érosion, il peut en résulter un risque de changements climatiques à grande échelle. Comme ces ranches ne pratiquent le plus souvent que l'élevage bovin, l'exploitation des ressources pastorales est déséquilibrée; soit la charge de bétail doit rester très faible, soit des quantités considérables d'intrants doivent être mises en oeuvre pour restaurer les ressources pastorales. De plus, les pâturages risquent de s'acidifier par engorgement des sols; le piétinement des troupeaux détériore la structure des sols, avec, comme conséquences, un ruissellement superficiel accru et une aggravation du risque d'érosion.
Le ranching est une méthode d'élevage qui permet d'améliorer l'approvisionnement de la population urbaine; cependant, la capacité de charge des ranches par unité de surface est moins élevée que dans les systèmes traditionnels (cf. par exemple Cruz de Cavalho, 1974, et de Ridder & Wagenaar, 1986).
Les mesures de protection de l'environnement s'avèrent difficiles dans le domaine du ranching. La normalisation de la capacité de charge des pâturages est controversée en raison de la complexité des effets interactifs et des nombreuses variables intervenant en particulier dans l'estimation de la végétation (cf. par exemple Sandford, 1983).
Certains systèmes, les systèmes australiens par exemple, reposent sur des études détaillées et de longue haleine ainsi que sur la fixation officielle de la charge maximale limite autorisée. La propriété de la terre n'y est généralement pas privée; les terres sont cédées à bail à long terme par l'Etat. Il y est donc possible d'imposer certaines restrictions d'exploitation et, le cas échéant, de résilier le bail. Dans bien des pays, les données nécessaires à cet effet ne sont pas disponibles, et les institutions chargées de la surveillance des surfaces de pâturage n'existent pas, ou ne sont pas préparées à cette tâche. Des modalités de protection des sols contre l'érosion devraient être élaborées avec les pasteurs concernés.
2.2.2 Systèmes pastoraux
Dans ces systèmes, la production animale est la seule ou la principale activité rémunérée de la population. Grâce au gardiennage et à la grande mobilité des pasteurs, il est possible d'exploiter des ressources complémentaires à l'agriculture ou des zones uniquement pâturables à certaines saisons.
Les pasteurs possèdent souvent des troupeaux composés de plusieurs espèces animales. Ceci permet une utilisation intensive des diverses ressources fourragères. Les produits de l'élevage sont le lait, la viande, le travail (traction animale), le fumier, etc.
·ð Intégration des pâturages et de l'agriculture
Les surfaces de pâturages disponibles varient fortement selon les saisons lorsque les ressources pastorales sont utilisées en complément de l'agriculture. Les seuls pâturages disponibles sont les parcours naturels durant la période de croissance, et les jachères ainsi que les chaumes pendant la saison sèche. Les répercussions de la pâture sur les jachères et les pâturages naturels sont multiples. D'un côté, la composition floristique peut se modifier de telle façon qu'une plus grande partie de la végétation devient utilisable comme fourrage ou pour d'autres utilisations, de l'autre, une pâture intensive peut être aussi une cause de dégradation importante du couvert végétal. Avec le parcage nocturne des animaux dans le système de gardiennage conventionnel, les éléments fertilisants provenant des déjections et de l'urine animales sont concentrés dans le corral. Le fumier et le lisier peuvent être épandus sur les champs pour maintenir la fertilité du sol, mais sont soustraits du même coup au cycle d'éléments nutritifs des zones pâturées. Le lessivage des matières provenant du corral peut polluer les eaux superficielles et souterraines. L'utilisation des résidus de récolte comme fourrage peut accélérer le cycle des éléments nutritifs et entraîner la redistribution des éléments fertilisants dans le champ ou entre les champs de l'exploitation. Une exploitation intensive des résidus de culture peut être aussi un facteur d'érosion en amenuisant la couverture du sol. Les droits d'utilisation des ressources fourragères demandent à être codifiés par des ententes entre pasteurs et cultivateurs.
·ð Mobilité
Pour que l'exploitation des zones arides soit compatible avec les conditions du site et soit économiquement viable, les pasteurs doivent faire preuve d'un haut degré de flexibilité et de mobilité. La condition de cette mobilité sont des troupeaux de grande taille. Durant leurs déplacements, les pasteurs sont contraints de se nourrir essentiellement des produits qu'ils tirent de leurs animaux. L'entrave à la mobilité des pasteurs se traduit généralement par le surpâturage, avec pour conséquence une dégradation accélérée des sols aux alentours des nouveaux campements, et par une sous-exploitation d'autres zones. La sous-exploitation peut, elle aussi, conduire à une modification de l'équilibre entre les espèces et à une baisse de productivité de la végétation.
La coupe de branches vertes et de rameaux pour la construction des enclos pour le bétail et l'approvisionnement des ménages en bois de feu entraîne la destruction progressive de la végétation ligneuse au fur et à mesure de la sédentarisation des pasteurs et de la concentration du cheptel et des hommes sur une aire restreinte.
·ð Droit de pacage
Le droit d'usage des terres et des parcours peut englober les droits d'utilisation saisonnière de certaines zones ainsi que les droits de pâturage dans des zones très éloignées les unes des autres. Outre la possibilité d'exploiter les terres comme pâturages en complément des cultures vivrières, ceci permet une certaine compensation des risques, car, en zones arides, les précipitations sont souvent très localisées. Le droit d'utilisation des parcours collectifs prédomine. Traditionnellement, les parcours collectifs sont utilisés par des groupes d'éleveurs déterminés; suivant la structure et l'efficacité du groupe, cela permet de fixer les charges en bétail et les périodes de mise en défens des pâturages. Un puissant moyen de régulation des charges en bétail est par exemple, comme en Afrique de l'Est, la réglementation de l'accès à l'eau. Les pâturages "ouverts" - souvent assimilés aux parcours communautaires dans les débats d'experts - n'offrent pratiquement plus cette possibilité. On notera dans ce contexte que l'aménagement de points d'eau en dehors des structures traditionnelles peut favoriser une utilisation opportuniste et par là même le surpâturage. Les conséquences secondaires sont la dégradation de la végétation, la diminution du taux d'infiltration des eaux de pluie dans le sol et l'accélération de l'érosion des sols.
·ð Evolution des conditions de propriété
Une modification de la structure de la propriété du troupeau peut également influencer négativement la gestion des ressources par les pasteurs. Lorsque l'élevage bovin est confié par exemple à des éleveurs salariés, ces derniers ne peuvent bien souvent exploiter que le lait. Pour assurer leur subsistance et ne pas tomber dans la misère, il leur faut posséder en propre des troupeaux d'assez grande taille. Il s'y ajoute le fait que les propriétaires, soucieux de contrôler leur propriété, sont susceptibles d'entraver la mobilité et ainsi la flexibilité des pasteurs dans la conduite des troupeaux à l'herbage. Il peut en résulter, là aussi, une surexploitation de la végétation (atteinte à l'équilibre des espèces floristiques, perturbation du bilan hydrique et érosion des sols).
·ð Division du travail
Dans les systèmes pastoraux, les hommes sont généralement responsables de la gestion et de la commercialisation des grands animaux, les femmes étant pour leur part souvent chargées de s'occuper des petits ruminants ainsi que de la traite, de la transformation et de la vente du lait et des produits laitiers. Le rôle des femmes est souvent sous-estimé car ce sont les hommes qui représentent la famille vis-à-vis de l'extérieur. La transformation et la commercialisation décentralisées du lait garantissent jusqu'à un certain degré la sécurité de l'approvisionnement en milieu rural, même si la quantité de lait transformée et vendue quotidiennement par une femme n'excède pas quelques kilogrammes. Lors de la transformation du lait à la maison, il faut prendre garde aux problèmes d'hygiène et aux risques sanitaires (risque d'infection par exemple).
·ð Influences extérieures
L'utilisation pastorale des terres nécessite souvent des arrangements entre différents groupes de population. Des influences extérieures - dont les programmes gouvernementaux font partie - peuvent troubler l'équilibre souvent fragile entre ces groupes. Si la culture est étendue par exemple à des surfaces exploitées par les pasteurs comme pâturages en saison sèche ou comme herbages de réserve, la perte de ces espaces de pâture peut accroître la pression animale sur les autres surfaces de pâturage - avec tous les dangers liés au surpâturage que cela implique. L'extension de l'élevage chez les cultivateurs peut avoir pour effet de refouler peu à peu les pasteurs vers des zones marginales. Ceci n'a pas seulement une incidence sur la conduite des pâturages et la productivité des animaux, mais aussi sur le bien-être des groupes de population concernés.
Entravés dans leur mobilité, les pasteurs peuvent se voir contraints de soumettre durablement des zones marginales à une utilisation plus intensive dépassant leur capacité de charge naturelle.
Le phénomène de dégradation qui se produit alors attise la concurrence pour l'utilisation du potentiel fourrager en voie d'amenuisement et entraîne, sous l'effet de la surexploitation, l'appauvrissement de la biodiversité et la marginalisation de pans entiers de la population pastorale.
2.2.3 Elevage fermier
L'élevage fermier au sein d'une exploitation peut aller de la possession de quelques petits animaux (poules par exemple) à la gestion de grands troupeaux de 20 chèvres ou de 10 bovins par exemple. La culture passe normalement avant l'élevage. L'agriculteur élève souvent plusieurs espèces animales.
L'élevage fermier se pratique en général soit sur pâturage avec distribution de compléments alimentaires (du moins à certaines saisons), soit en stabulation. Les grands troupeaux, les troupeaux villageois par exemple, peuvent aussi effectuer des déplacements (élevage sous contrat dans le cas des bovins).
L'exploitation des pâturages se fait soit en laissant divaguer les animaux, soit par gardiennage, mise au piquet ou parcage dans un pâturage clôturé. L'utilisation de pieux en bois pour les clôtures, qui doivent être fréquemment remplacés, notamment dans les régions où sévissent les termites, peut avoir des effets néfastes sur la composition et la densité des peuplements forestiers. L'aménagement de haies vives ou de fascines pour subdiviser le pâturage en plusieurs parcelles a, par contre, des effets bénéfiques sur les peuplements d'arbres, mais leur installation exige beaucoup de travail.
Le défrichement préalable à l'aménagement de pâturages améliorés peut augmenter le risque d'érosion et exercer un effet dépressif sur la fertilité des sols. La mise en place de pâturages améliorés, associant surtout les légumineuses, permet d'introduire le "ley farming" (assolement avec pâtures temporaires) et améliore la structure et la fertilité des sols. Une concurrence pour l'utilisation des ressources fourragères peut naître entre les éleveurs, particulièrement entre pasteurs et petits paysans, mais aussi entre les petits paysans eux-mêmes, et renforcer la pression d'exploitation.
Comme chez les pasteurs, la gestion des grands animaux est souvent le travail des hommes, l'élevage des petits animaux l'affaire des femmes. Les femmes n'ayant pas accès à la propriété foncière dans de nombreuses sociétés paysannes, l'élevage est pour elles un important moyen de capitalisation. Les animaux permettent de financer les dépenses liées aux activités agricoles (engrais, semences, travail salarié, aménagement de bandes anti-érosives), et le fumier sert à maintenir la fertilité des sols. La prévention des risques joue un rôle particulièrement important dans les zones où les rendements de l'agriculture sont soumis à un risque élevé. Les animaux peuvent être vendus pour acheter des aliments de base lorsque la récolte ne suffit pas pour assurer la subsistance de la famille. Si les paysans n'avaient pas cette ressource, les surfaces cultivées devraient être étendues, avec des conséquences néfastes pour la stabilité et la structure des sols, l'équilibre des bilans nutritifs et la biodiversité.
La conversion de l'élevage extensif sur pâturages à la stabulation peut avoir des retombées positives sur la diversité biologique et la conservation des sols. En revanche, la concentration accrue de lisier et de fumier peut être une source de pollution supplémentaire des eaux de surface et des nappes phréatiques. La stabulation demande, par rapport à l'élevage sur pâturage, un surcroît de travail qui doit être fourni le plus souvent par les femmes.
L'éleveur qui a recours aux animaux à haute performance doit veiller davantage à l'alimentation et à l'encadrement sanitaire et vétérinaire. Quand une chimio-prévention s'impose, elle peut contribuer au développement de souches d'agents pathogènes résistantes aux médicaments de synthèse administrés aux animaux (cf. dossier sur les Services vétérinaires). La réduction du cheptel attendue de l'utilisation d'animaux hautement performants ne se réalise malheureusement pas dans de nombreux cas, et la diminution de la pression sur les ressources fourragères escomptée de cette mesure n'a donc pas lieu.
La promotion exclusive de l'utilisation et de l'importation d'animaux hautement performants peut conduire à sous-estimer l'utilité effective et potentielle des races et espèces autochtones. Des ressources génétiques et des techniques de production particulièrement bien adaptées aux conditions naturelles du milieu risquent ainsi d'être irrémédiablement perdues.
L'élevage urbain constitue un cas à part dans l'élevage paysan. Les éleveurs urbains étant obligés d'acheter une partie beaucoup plus importante du fourrage que les éleveurs ruraux, leur existence peut stimuler les cultures fourragères dans les régions périurbaines. Il en résulte des effets positifs sur la structure et la fertilité des sols et des revenus supplémentaires pour les producteurs fourragers. L'élevage urbain de vaches laitières sert à l'approvisionnement de la population citadine en lait frais. Les autres animaux sont élevés en premier lieu pour l'autoconsommation, mais servent parfois aussi de caisse d'épargne ("élevage d'épargne") et de capitalisation; le fumier récolté, s'il permet d'améliorer la structure du sol et l'équilibre des bilans nutritifs, peut être aussi une source directe ou indirecte de dangers considérables pour la santé s'il n'est pas utilisé et éliminé de manière adéquate. Tout comme dans l'élevage fermier, les femmes apportent une contribution importante à l'élevage urbain, à la différence près que la division du travail y est probablement moins stricte qu'en milieu rural.
L'élevage paysan inclut également l'apiculture. En dehors de la production de miel, les abeilles ont l'avantage d'accroître sensiblement les rendements des cultures fruitières en pollinisant les fleurs et de contribuer au maintien de la biodiversité de la flore. En élevage intensif de type moderne, la lutte contre les vecteurs (acariens, etc.) se fait notamment par traitements chimiques; un emploi incorrect des produits de lutte et la présence de résidus de pesticides dans le miel peuvent menacer la santé humaine. L'importation de populations d'abeilles plus performantes peut anéantir les espèces locales. La production de miel et de cire d'abeille génère d'excellentes possibilités de revenus pour la population rurale. Ce sont en majorité les hommes qui se livrent à cette activité.
Les mesures de protection de l'environnement pour le secteur pastoral et paysan peuvent inclure aussi bien un changement des conditions générales que des interventions directes. Un exemple de changement des conditions d'ensemble est la suppression des subventions accordées aux céréales fourragères - responsables en Afrique du Nord du phénomène généralisé de fort surpâturage - ou le remaniement du droit foncier (réforme agraire). En cas d'intervention directe dans les systèmes de production pastoraux et paysans, il importe d'associer les intéressés aux opérations dès le stade de la planification. Les mesures prévues peuvent avoir des contenus techniques très divers, par exemple gestion des ressources en eau, lutte anti-érosive, cultures fourragères et - en élevage fermier - promotion de la stabulation. La seule réduction des cheptels, souvent revendiquée dans le passé, est une exigence essentiellement dictée par une compréhension insuffisante du fonctionnement des systèmes de production paysans et pastoraux.
2.2.4 Grandes exploitations d'élevage intensif
La production telle qu'elle se pratique dans les grandes exploitations d'élevage est pratiquement indépendante des surfaces fourragères. Le fourrage est importé soit d'autres régions, soit de l'étranger. Les principales spéculations servant à l'approvisionnement de la population urbaine sont l'élevage porcin et avicole.
Les grandes exploitations consomment nettement plus d'énergie fossile par unité de production que les exploitations de type traditionnel. L'addition de substances de croissance comme les antibiotiques ou les hormones dans l'alimentation du bétail créé un risque d'accumulation de résidus dans les produits d'origine animale destinés à la consommation humaine et de développement de souches d'agents pathogènes résistantes.
La forte consommation d'eau peut entraîner une surexploitation des rares ressources en eau.
En stabulation permanente, les conditions de milieu régnant dans les installations d'élevage (température, humidité de l'air, gaz polluants comme l'ammoniaque, l'hydrogène sulfuré ou le méthane, teneur en poussières et en germes de l'air) peut créer des nuisances à la fois pour les animaux et pour les personnes qui y travaillent (risques sanitaires). Ne serait-ce que par la taille des exploitations, le danger de pollution des eaux de surface et des eaux souterraines par le lisier est nettement plus élevé qu'en élevage fermier. Les problèmes d'élimination du fumier et des cadavres d'animaux de même que le risque d'infection en découlant sont accrus, eux aussi. L'emploi de produits désinfectants menace les eaux, les sols et éventuellement la santé.
En élevage bovin intensif, le méthane - un gaz dégagé par les estomacs des animaux et jouant un rôle dans l'effet de serre - atteint des quantités non négligeables.
Lorsqu'une compétition existe entre petites et grandes exploitations d'élevage, ces dernières exercent une influence négative sur les revenus des petits paysans. Les petits paysans peuvent en être réduits à se livrer à des activités agricoles dans des conditions marginales au lieu de pratiquer l'élevage, avec des conséquences défavorables à l'équilibre entre les espèces et la fertilité des sols. Le danger d'érosion s'en trouve aggravé dans les régions concernées. Certains grands établissements d'élevage, tels que les exploitations d'embouche bovine à vocation commerciale ou les grandes fermes laitières (complexes agro-industriels) peuvent aussi entrer en compétition directe avec les petites fermes d'élevage pour l'accaparement des superficies agricoles utiles (dans les périmètres irrigués par exemple) et refouler les paysans dans les zones marginales. Le danger est plus grand dans le cas des grandes plantations et autres exploitations se consacrant à la production végétale que dans celui des exploitations d'élevage.
Les mesures de protection de l'environnement dans les grandes exploitations d'élevage intensif comprennent essentiellement des mesures techniques: ventilation des locaux d'élevage, éloignement par rapport aux bâtiments d'habitation, précautions à prendre pour stocker et enlever le lisier et le fumier, mesures d'hygiène comme la désinfection, interdiction d'emploi de substances de croissance, installation de clôtures autour des bâtiments d'élevage, etc. Les normes techniques font l'objet de nombreux documents en Europe centrale (par exemple norme DIN n° 18910 concernant les conditions de milieu régnant dans les locaux d'élevage, prescriptions de l'Association des Ingénieurs allemands (VDI), valeurs MAK, normes de construction KTBL).
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation de l'impact sur l'environnement
Il n'existe pas de directives universellement applicables pour l'analyse de l'impact de la production animale sur l'environnement. Les normes allemandes (par exemple norme DIN n°18910, prescriptions de l'Association des Ingénieurs allemands (VDI), dossiers d'étude des locaux d'élevage) contiennent des informations de base fort utiles au sujet de l'impact des grandes exploitations sur les conditions de milieu dans les installations d'élevage et sur les eaux. Les travaux australiens (par exemple Harrington et al., 1984, Squires, 1981) apportent des suggestions précieuses au sujet du ranching et de l'exploitation des pâturages en général. Le recueil des données nécessaires concernant les effets de la production animale doit s'étaler sur une longue période; plusieurs méthodes peuvent être combinées: observations au sol concernant la végétation et la composition des troupeaux et enquêtes sur la productivité des animaux, photo-interprétation (séries de prises de vue aériennes) ainsi que, le cas échéant, interprétation d'images satellites. L'analyse de l'écosystème constitue une base solide pour évaluer concrètement la capacité de charge de l'écosystème considéré.
Le bien-fondé écologique, économique et technique de la production animale pastorale et paysanne a fait l'objet, ces dernières années, de discussions parfois très contradictoires (Sandford, 1983, Galaty et al. 1979; voir aussi les articles parus dans les réseaux tels que Nomadic Peoples, ODI Pastoral Development Network ou au CRSP). En l'état actuel des connaissances, une évaluation définitive n'est pas possible; les sources d'information citées comme référence constituent plutôt des suggestions.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
La production animale présente surtout des interactions avec la production végétale et la foresterie et constitue une composante de la gestion des ressources en général. Considérée sous l'angle de ses interactions avec la production végétale, elle permet la transformation et la "valorisation" des aliments pour le bétail, tels que fourrages verts, résidus de récolte ou céréales. La production et l'épandage de fumier exercent des effets favorables sur la production végétale. La fonction de thésaurisation de la production animale et les possibilités de capitalisation qu'elle offre permettent aussi des investissements dans la production végétale. Les zones de pâturage sont l'objet de conflits d'utilisation; elles sont surtout concurrencées par les cultures de rente, comme le coton, et d'autres monocultures pratiquées à grande échelle. Des liens existent également avec l'alimentation en eau des régions rurales.
Les intérêts du secteur de la production animale et de l'exploitation des pâturages doivent être pris en compte dans la planification régionale, car les parcours naturels représentent en maints endroits la principale source fourragère pour les ruminants. Une compréhension insuffisante des systèmes d'élevage et de leur fonctionnement peut, en l'occurrence, être à l'origine de graves conflits.
La production de produits alimentaires et les risques infectieux en découlant influencent naturellement l'alimentation et la santé de la population. L'affouragement de céréales et autres produits propres à la consommation humaine sans autre transformation donne lieu à des conflits d'utilisation directs. Des conflits d'utilisation indirects apparaissent dès lors que du fourrage (soja par exemple) est cultivé sur une vaste échelle pour l'exportation, au détriment du petit élevage fermier.
En fournissant des matières premières qui sont transformées par la suite dans les laiteries, abattoirs, tanneries et filatures, le secteur de la production animale joue le rôle de fournisseur de matières premières pour l'agro-industrie.
La production animale est à la fois un fournisseur d'animaux de trait destinés à la culture attelée et un consommateur des produits du machinisme agricole au travers des grands établissements, qui ont besoin d'installations d'élevage. La médecine vétérinaire fournit des services au secteur de la production animale. La pêche est un fournisseur d'aliments pour le bétail - farine de poisson - destinés également à d'autres branches de la production animale intensive, tandis que la pisciculture en étang valorise les déchets et sous-produits de la production animale.
Les nuisances et pollutions environnementales créées par l'industrie de transformation dépendent du type et de la taille des entreprises. Au sujet des abattoirs, on se référera aux dossiers "services vétérinaires", "abattoirs et transformation de la viande" et "agro-industrie".
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
L'impact de la production animale sur l'environnement est fonction de l'intensité avec laquelle elle est pratiquée.
Les facteurs d'influence critiques, communs à tous les systèmes d'exploitation et modes d'élevage, sont les suivants:
- Défrichement pour l'amélioration des pâturages naturels ou l'installation de cultures fourragères;
- Charge en bétail, qui dépend du nombre d'animaux et de la composition des troupeaux (espèces et classes animales) ainsi que des disponibilités fourragères;
- Ressources en eau, qui dépendent du nombre de points d'eau par unité de surface, de leur distribution dans la région et de la construction de nouveaux points d'eau.
Le risque que ces facteurs d'influence critiques font peser sur l'environnement est fonction du système d'exploitation. Ainsi, l'incidence de la charge en bétail diminue à mesure que l'intensité de l'élevage s'accroît, alors que s'amplifient les facteurs d'influence critiques des cultures fourragères, tels que: type de fourrage, forme d'utilisation et application d'engrais, de même qu'élimination du fumier et présence éventuelle de résidus dans les aliments du bétail et les produits d'origine animale provoquée, notamment, par les traitements vétérinaires.
Les dangers les plus graves pour l'environnement émanent de l'élevage industriel. En dehors des risques considérables de pollution des eaux et de l'atmosphère induits par l'émission de gaz nocifs ainsi que par l'évacuation du fumier et du lisier, l'élevage industriel peut avoir des effets néfastes sur l'environnement en raison des quantités d'eau et d'énergie qu'il consomme.
6. Bibliographie
Cruz de Cavalho, E., 1974: 'Traditional' and 'modern' patterns of cattle raising in southwestern Angola: a critical evaluation of change from pastoralism to ranching. Journal of Developing Areas 8, p. 199 - 226.
De Ridder, N., K. T. Wagenaar, 1986: Energy and protein balances in traditional livestock systems and ranching in eastern Botswana. Agricultural Systems 20, p. 1 - 16.
DIN 18910, 1974: Klima in geschlossenen Ställen. Berlin: Beuth-Verlag.
Galaty, J. G., Aronson, D., Salzman, P. C., A. Chouinard (éd.), 1980: The future of pastoral peoples. Ottawa: International Development Research Centre (IDRC).
Harrington, G. N., Wilson, A. D., M. D. Young (éd.), 1984: Management of Australia's rangelands. Melbourne: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation.
Jahnke, H. E.,1982: Livestock production systems and livestock development in tropical Africa. Kiel: Kieler Wissenschafts-Verlag Vauk.
King, J. M., 1983: Livestock water needs in pastoral Africa in relation to climate and forage. ILCA Research Report n° 7. Addis-Abeba: International Livestock Centre for Africa.
Kotschi, J., Adelhelm, R., Bayer, W., von Bünau, G., Haas, J., A. Waters-Bayer, 1986: Towards control of desertification in African drylands: problems, experiences, guidelines. Publication spéciale Sonderpublikation GTZ n° 168. Eschborn: GTZ.
Niamir, M., 1990: Herders' decision-making in natural resources management in arid and semi-arid Africa. Community Forestry Note 4. Rome: FAO.
Pastoral Development Network Discussion Papers. London Overseas Development Institute (ODI).
Sandford, S., 1983: Management of pastoral development in the Third World. Chichester: John Wiley & Sons.
Squires, V., 1981: Livestock management in the arid zone. Melbourne: Inkata Press.
VDI-Richtlinien 3471, 1986: Emissionsminderung Tierhaltung Hühner. Berlin: Beuth-Verlag.
VDI-Richtlinien 3472, 1989: Emissionsminderung Tierhaltung Schweine. Berlin: Beuth-Verlag
31. Services vétérinaires
1. Présentation du domaine d'intervention
Les activités des services vétérinaires ont une incidence plus directe encore sur l'environnement que la production végétale ou animale par exemple. Leur but principal est de maintenir ou de rétablir la santé des animaux et, de ce fait, elles exercent en principe un impact positif sur l'environnement. Toutefois, leurs interventions peuvent également entraîner des effets écologiques préjudiciables - la plupart du temps indirects. La médecine vétérinaire a principalement pour fonction de fournir des services aux secteurs de la production animale et de l'exploitation des ressources de la pêche et de la pisciculture, et joue en outre un rôle important dans le contrôle sanitaire des denrées alimentaires.
Ses principaux domaines d'activité peuvent être subdivisés comme suit:
- dépistage et lutte contre les maladies, comprenant le traitement, la prophylaxie, la lutte contre les vecteurs et les mesures de police sanitaire contre les épizooties,
- insémination artificielle et transfert d'embryons,
- activités de laboratoire comprenant le diagnostic au laboratoire, la fabrication de vaccins et l'analyse des résidus,
- analyse des denrées alimentaires, en particulier l'inspection sanitaire de la viande dans les abattoirs et l'hygiène des denrées alimentaires.
Dans le domaine du dépistage des maladies, de leur traitement et de la lutte contre les vecteurs, on peut distinguer entre les mesures "modernes", appliquées par des vétérinaires de profession et les pratiques traditionnelles, appliquées par l'éleveur lui-même ou par un guérisseur.
Dans le domaine de l'agro-industrie (transformation de la viande et des produits laitiers, hygiène des aliments du bétail), la médecine vétérinaire exerce une fonction de contrôle. A cause de ses besoins en médicaments et en vaccins, elle a des liens étroits avec l'industrie pharmaceutique.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
Les services vétérinaires ont une importante fonction à remplir en raison de leur mission principale qui est de lutter contre les épizooties et de surveiller l'état sanitaire des produits alimentaires d'origine animale. La nécessité d'entreprendre des mesures dans ce domaine en vue de protéger le milieu naturel et la santé est due essentiellement aux effets secondaires ou aux dommages causés par les résidus ainsi que par l'utilisation incorrecte ou négligente des médicaments vétérinaires et des pesticides, par les activités de laboratoire et par la fabrication des vaccins. Les aspects relatifs à l'élimination des déchets et des carcasses ou parties de carcasse impropres à la consommation humaine et éventuellement infectées est traitée dans le dossier consacré aux abattoirs et à la transformation de la viande.
- En ce qui concerne les médicaments, il importe d'une façon générale, d'assurer un contrôle rigoureux de leur distribution et de leur emploi; le cas échéant, de contrôler leur production; d'informer les éleveurs sur leurs effets secondaires; de promouvoir davantage l'emploi des produits traditionnels. Les préparations d'origine végétale ne sont, certes, pas tout à fait inoffensives pour l'environnement, mais elles sont en général moins préjudiciables que les produits pharmaceutiques "modernes". De plus, en modifiant les systèmes d'élevage, il est possible de réduire la nécessité de recourir aux médicaments.
- Dans le domaine de la prophylaxie et de la lutte contre les vecteurs, il importe de renoncer aux produits qui se dégradent lentement ou qui ne se dégradent pas du tout dans le milieu naturel (comme p. ex. le DDT). Il faudrait accorder plus d'attention aux aspects épidémiologiques et à la mise en oeuvre de modes d'élevage plus aptes à réduire les infections parasitaires.
Les activités vétérinaires peuvent affecter des structures sociales établies et entraîner des conséquences négatives sur les droits et les revenus des producteurs. Souvent, ceci touche en particulier les femmes, qui jouent un rôle important dans beaucoup de sociétés en qualité de guérisseuses traditionnelles et d'éleveurs ainsi que dans la transformation et la commercialisation des produits animaux.
2.1 Lutte contre les maladies
2.1.1 Dépistage et traitement des maladies
Le dépistage et le traitement cliniques des maladies sont effectués d'une part par les éleveurs eux-mêmes ou par des guérisseurs traditionnels, d'autre part par des médecins vétérinaires. Le diagnostic clinique n'a lui-même que peu d'effets directs sur l'environnement (voir le dossier "Analyse, diagnostic et test").
Les méthodes thérapeutiques traditionnelles recourent non seulement à des extraits végétaux, que les guérisseurs ou les éleveurs préparent eux-mêmes, mais aussi et de plus en plus à des médicaments modernes. L'emploi d'extraits végétaux (la plupart du temps aqueux) peut avoir des répercussions sur la biodiversité de la flore si les plantes médicinales sont cueillies en des quantités telles que leur existence s'en trouve menacée. Par contre, il y a lieu de supposer que les médicaments "naturels" ne conduisent que dans une moindre mesure à l'accumulation de résidus.
L'utilisation des moyens de traitement modernes (chimiothérapie) peut avoir des effets nocifs pour l'environnement, si une conservation adéquate des produits n'est pas assurée. Si, par exemple, des médicaments tels que des antibiotiques très efficaces sont administrés trop fréquemment ou à des doses incorrectes, ceci peut rendre les germes pathogènes résistants aux antibiotiques utilisés et nécessiter le remplacement de plus en plus rapide de ceux-ci par d'autres produits.
A cela s'ajoute le danger de l'accumulation des substances pharmaceutiques ou de leurs résidus dans les produits destinés à la consommation humaine, lorsque les délais d'attente obligatoires avant l'abattage ou toute autre forme d'utilisation (lait) ne sont pas respectés. La santé humaine peut s'en trouver menacée.
Certaines méthodes thérapeutiques, telles que le traitement des dermatophiloses avec de l'huile usée, peuvent apporter un soulagement à court terme aux animaux malades, mais risquer de polluer l'eau et le sol.
L'utilisation de canules et de récipients non recyclables en matière plastique et synthétique cause des problèmes d'élimination de ces matériels. Leur incinération pollue l'air (p. ex. par la Dioxine), tandis que les résidus d'incinération polluent probablement l'eau et le sol.
Lorsque des animaux malades sont traités avec succès, ceci peut provoquer un accroissement du cheptel et, par voie de conséquence, une surexploitation des ressources fourragères disponibles, entraînant des risques supplémentaires d'érosion du sol et de dégradation générale de la végétation fourragère arbustive et arborée ainsi que des pâturages.
Si l'apparition des maladies est favorisée par la malnutrition ou la sous-alimentation des animaux, il faut que la lutte contre les maladies soit combinée à des mesures d'amélioration de l'alimentation du bétail.
2.1.2 Prophylaxie
·ð Immunisation
L'immunisation préventive isolée (vaccination) contre les maladies infectieuses peut conduire à un accroissement du cheptel puis au surpâturage. Une carence alimentaire due au manque de fourrage peut à son tour affaiblir les animaux jusqu'à entraîner leur mort.
Le matériel non recyclable utilisé pour les immunisations (seringues, canules, récipients contenant les vaccins) a des incidences directes sur l'environnement. S'il n'est pas éliminé de manière adéquate, il risque de blesser les hommes et les animaux (canules) et de polluer l'eau et le sol sur les décharges. Lorsqu'il est incinéré, il pollue l'air, et les résidus provenant d'une telle opération polluent l'eau et le sol.
·ð Chimioprophylaxie
On entend par chimioprophylaxie l'application de traitements préventifs, tels que l'administration quotidienne de doses sous-thérapeutiques d'un vermifuge ou l'utilisation prophylactique de produits trypanocides. La chimiothérapie peut contribuer à faciliter le processus d'adaptation d'animaux à un nouveau milieu, p. ex. lorsque ceux-ci sont introduits dans de nouvelles zones de pâturage. Le traitement met les animaux en état de se prémunir contre l'infection. Grâce à la chimioprophylaxie, il est aujourd'hui possible de garder des espèces ou races animales dans des régions où leur élevage n'était pas possible auparavant, p. ex. les zébus dans des régions infestées par la mouche tsé-tsé.
Mais la chimioprophylaxie peut également contribuer à rendre les agents pathogènes résistants aux médicaments administrés. Elle peut en outre influencer négativement le processus d'acquisition de défenses immunitaires et de prémunition chez les animaux traités, avec pour conséquence une augmentation de la mortalité pendant la période allant de l'arrêt du traitement à la constitution d'une immunité propre.
Afin d'éviter les tensions sociales lors de la mise en oeuvre de mesures vétérinaires, il importe de tenir équitablement compte des intérêts de tous les groupes de population concernés.
·ð Mesures préventives au niveau de la gestion des troupeaux
Au niveau de la gestion des troupeaux, les mesures préventives permettant de réduire les risques d'infection consistent à:
- Adapter la répartition des troupeaux. Ainsi, en fonction de la propagation des maladies spécifiques à une espèce animale, certaines régions seront uniquement réservées à l'élevage des bovins et des petits mammifères ou au contraire à l'élevage des chameaux.
- Eviter certains pâturages (à certaines heures ou saisons, ou pendant toute l'année). Ainsi, en évitant de mettre le bétail au pâturage tôt le matin, lorsque l'herbe est humide, on contribue à réduire les infestations de parasites gastro-intestinaux à un stade larvaire infectieux. Les régions fortement envahies par les moustiques pendant la saison des pluies devraient servir de pâturages seulement pendant la saison sèche ou ne pas être utilisées du tout. Les surfaces infestées d'oeufs et de larves de vers ou de tiques (enclos abandonnés) sont à éviter pendant quelques mois.
- Garder le bétail hors des pâturages humides afin d'éviter les infestations parasitaires (douve hépatique). Ceci permet également de réduire la contamination de l'homme.
- Organiser les déplacements du bétail de manière à éviter les régions infestées par des parasites (larves de vers, mouches tsé-tsé, tiques) pendant les périodes ou les saisons de pullulation maximum (Sutherst 1987, Sykes 1987).
Ces méthodes de prévention sont appliquées depuis longtemps déjà par certains groupes ethniques qui pratiquent l'élevage traditionnellement. En ménageant les aires de pâturage, elles exercent à de multiples égards une influence positive sur la biodiversité et la densité du couvert végétal des surfaces concernées.
L'assèchement de surfaces à des fins d'aménagement du paysage ou de la végétation peut occasionner la perte de biotopes humides. Par contre, lorsque des zones humides sont clôturées et laissées inexploitées, il en résulte un effet positif sur la diversité des espèces et des paysages.
Si, pour des raisons sanitaires, l'élevage du bétail au pâturage est remplacé par la stabulation (voir le dossier sur la production animale), ceci implique une plus grande charge de travail pour les éleveurs, mais peut également contribuer à réduire les risques d'érosion grâce à la culture et au fauchage des plantes fourragères (au lieu du pacage).
La résistance des animaux aux maladies peut être renforcée par l'amélioration de leur alimentation, en particulier par la fourniture d'aliments riches en énergie et en protéines ainsi que d'éléments minéraux. En ce qui concerne les effets écologiques de l'alimentation complémentaire donnée au bétail mis au pâturage, voir également le dossier sur la production animale.
2.1.3 Lutte contre les vecteurs
La lutte contre les vecteurs vise à modifier l'équilibre des espèces de façon à rendre difficile la transmission des maladies par des hôtes intermédiaires et des vecteurs ou à interrompre le cycle de transmission à l'homme ou au bétail.
La lutte chimique contre les vecteurs englobe l'emploi d'insecticides, entre autres sous forme de bains anti-tiques, de pulvérisation générale ou ponctuelle pour détruire les mouches et les moustiques et d'application de molluscicides pour détruire les mollusques vecteurs. Si les traitements sont appliqués continuellement, des souches parasitaires résistantes peuvent se multiplier, rendant nécessaire un changement fréquent des produits de lutte, p. ex. des acaricides contre les tiques. En outre, d'autres espèces d'arthropodes risquent également de subir les conséquences de telles mesures de lutte. L'application des pesticides peut entraîner la pollution des sols et des eaux et la présence de résidus dans le lait et la viande, lorsque les délais d'attente ne sont pas respectés. La toxicité aiguë et chronique des insecticides peut nuire directement à la santé de l'homme et des animaux domestiques. A cela s'ajoutent les problèmes liés à l'élimination des récipients contenant les produits chimiques, en particulier lorsque la lutte contre les vecteurs est effectuée à grande échelle, comme c'est le cas dans la lutte contre les mouches tsé-tsé, où l'insecticide est épandu par avion ou par hélicoptère. Ces récipients doivent être traités comme des déchets spéciaux et ne pas être utilisés pour le stockage et la transformation des produits alimentaires.
La lutte chimique contre les vecteurs, menée de façon systématique, présente en outre le désavantage d'entraîner éventuellement la disparition de la résistance naturelle ou de la prémunition des populations animales autochtones à de nombreuses maladies. Là où la continuité de la lutte chimique n'est pas assurée, il arrive souvent qu'après l'interruption des mesures de lutte, les animaux et les hommes deviennent encore plus réceptifs à la maladie transmise par le vecteur qu'ils ne l'étaient auparavant.
L'emploi d'attractifs et de pièges imprégnés d'insecticide, p. ex. dans la lutte contre les glossines, ne permet pas une éradication aussi radicale du vecteur que la lutte chimique appliquée à grande échelle, mais offre l'avantage de ne laisser pratiquement pas de résidus d'insecticides. De plus, avec cette méthode les animaux domestiques ne risquent guère de perdre leur prémunition. Les méthodes de lutte biologique, telles que l'emploi de mouches stérilisées dans la lutte contre les glossines ou contre les mouches des plaies du bétail - à part l'irradiation radioactive pratiquée au laboratoire - ne présentent généralement aucun danger.
L'élimination sélective des animaux sauvages considérés comme réservoirs de certains germes pathogènes a des effets destructifs sur la diversité et l'équilibre des espèces de la faune sauvage et, en réduisant les possibilités de chasse, risque d'amoindrir les revenus et la base alimentaire de certains groupes de population.
L'impact exercé par le défrichement est encore plus complexe. Cette opération, en détruisant l'habitat des mouches tsé-tsé et d'autres insectes nuisibles, crée un environnement présentant un moindre risque d'infection pour les animaux et l'homme. Mais en même temps, elle a pour effet de modifier l'équilibre des espèces au profit des graminées et des herbacées et recèle le danger d'un accroissement de l'érosion du sol et d'une diminution de la capacité de rétention d'eau des sols. Les techniques de défrichement traditionnelles qui, comme en Afrique de l'Ouest, laissent en place 30 à 50 arbres/ha et laissent largement intact l'horizon de surface du sol, sont moins perturbantes que les méthodes techniques recourant à de gros engins. Les zones de pâturage conquises par défrichement peuvent facilement se dégrader par érosion en cas de surpâturage. D'un autre côté, de telles opérations de défrichement peuvent décharger les zones surpâturées et contribuer à y réduire le risque d'érosion et à permettre à la végétation de se régénérer.
Les feux de brousse sont rarement allumés dans le but d'améliorer la santé des animaux. Une telle intervention a des répercussions complexes sur la flore, et la faune et la réduction des vecteurs, tels que les tiques p. ex. (West 1965), n'en est qu'un effet secondaire. Le feu peut contribuer à garder la savane ouverte et donc à maintenir les populations d'insectes nuisibles à un bas niveau. Mais il est aussi plus facile aux insectes nuisibles de pénétrer et de se multiplier dans des régions épargnées jusque-là, mais où la composition de la végétation a été bouleversée .
La sélection d'animaux domestiques particulièrement résistants à une maladie ou à un vecteur (p. ex. aux tiques) offre théoriquement la possibilité d'ouvrir l'accès de nouvelles régions à une espèce animale déterminée (Sutherst 1987). Mais bien souvent les animaux autochtones possèdent déjà une grande résistance aux maladies. Ainsi, les zébus d'Afrique occidentale peuvent acquérir une certaine "trypanotolérance" lorsqu'ils vivent depuis plusieurs générations dans des régions à glossines et sont régulièrement en contact avec les agents pathogènes.
2.1.4 Mesures de police sanitaire
Les mesures de police sanitaire visent à empêcher la propagation des maladies et sont indispensables à l'exportation ou à l'importation d'animaux ou de produits d'origine animale. Elles comprennent le contrôle général des épizooties (p. ex. interdiction d'exportation ou d'importation), les vaccinations obligatoires, les vaccinations d'urgence en cas d'apparition d'épizootie, les mesures de quarantaine, l'abattage des animaux malades et les règlements relatifs à l'élimination des cadavres.
La vaccination obligatoire constitue un moyen efficace pour prévenir à long terme certaines maladies.
La vaccination d'urgence s'accompagne souvent d'une mise en quarantaine. La restriction consécutive des déplacements des troupeaux peut entraîner un surpâturage ponctuel et causer alors, dans certaines régions, des tensions entre éleveurs sédentaires et nomades. Les règlements publics en matière de quarantaine devraient, pour des raisons d'acceptabilité, tenir également compte des pratiques traditionnelles visant à endiguer la propagation des épizooties.
L'abattage est un moyen radical d'éradication des épizooties, mais il est rarement appliqué. Une telle mesure peut entraîner de lourdes pertes économiques pour les exploitations touchées et peut les forcer à modifier leur mode de gestion. Ainsi, des pasteurs peuvent se voir obligés de restreindre leur mobilité lorsque l'effectif de leur troupeau est inférieur au seuil critique indispensable aux déplacements.
L'élimination des cadavres par incinération est source de pollution atmosphérique et de nuisances par les odeurs et, si l'opération est exécutée avec du bois, ceci augmente la consommation de bois de feu et donc la charge de travail des femmes lorsque ce sont elles qui assurent l'approvisionnement en bois (voir également le dossier sur les abattoirs et la transformation de la viande).
L'abattage est une mesure d'urgence destinée à empêcher la propagation de maladies contagieuses et exerce de ce fait un effet positif sur la santé humaine et animale.
2.1.5 Lutte contre les zoonoses
La médecine vétérinaire contribue, par le traitement des animaux malades, la prophylaxie, la lutte contre les vecteurs et les mesures de police sanitaire, à réduire les zoonoses et donc à améliorer la situation sanitaire des hommes. Des mesures de police sanitaire, telles que l'interdiction d'avoir des chiens afin d'empêcher la propagation de l'échinococcose et de réduire les risques de transmission de la rage, peuvent rendre plus difficile le gardiennage des troupeaux ou la garde des campements de nomades et constituer ainsi une intervention majeure dans le domaine socioculturel. Ceci peut forcer les éleveurs à modifier le mode de gestion de leurs troupeaux et, en réduisant la mobilité des animaux, entraîner également le surpâturage dans certaines régions.
2.2 Activités de laboratoire
2.2.1 Diagnostic de laboratoire
Des pollutions et nuisances ponctuelles peuvent être causées par les travaux de laboratoire par suite du traitement, du transport et de la manipulation de matériels infectés. La manipulation et l'élimination inadéquates de matériels infectieux peuvent menacer la santé humaine et contribuer à la propagation d'épidémies.
A cela s'ajoutent les problèmes d'élimination des matériels non recyclables ainsi que les risques de pollution de l'air, de l'eau et du sol lors du transport, du stockage et de l'élimination des produits chimiques et des réactifs. L'incinération des prélèvements analysés peut être également une source de pollution de l'air.
Les mesures nécessaires de protection de l'environnement comprennent: le respect rigoureux des consignes de sécurité; la collecte, le recyclage et l'élimination en bonne et due forme des récipients en verre et en plastique, des réactifs et des produits chimiques ainsi que des prélèvements analysés (voir OECD 1983). Dans certains cas, le choix de méthodes d'analyse appropriées peut permettre de réduire l'emploi de produits chimiques toxiques.
2.2.2 Fabrication de vaccins
En plus des pollutions et nuisances habituelles pouvant découler des travaux de laboratoire, la préparation des vaccins comporte tous les risques qu'impliquent les travaux avec des germes vivants.
Les mesures nécessaires de protection de l'environnement comprennent: le respect rigoureux des consignes de sécurité, l'amélioration éventuelle des dispositifs de sécurité; le respect des précautions sanitaires requises lors de l'élimination des déchets et matériels.
2.2.3 Analyse des résidus
Les analyses de résidus servent à détecter les pollutions et à protéger la santé de l'homme et constituent donc un important instrument de protection de l'environnement. Dans beaucoup de cas, les analyses détaillées de résidus ne peuvent être effectuées que dans des laboratoires spécialisés (voir également le dossier: "Analyse, diagnostic et test").
2.3 Insémination artificielle et transfert d'embryons
L'insémination artificielle (IA) et le transfert d'embryons (TE) sont considérés comme une voie moderne d'introduction de races à haut rendement (surtout bovins) dans les pays tropicaux et subtropicaux. Les animaux ainsi conçus et nés dans le pays d'importation sont mieux adaptés à leur milieu respectif que ceux qui sont importés sur pied. L'insémination artificielle constitue en outre un moyen permettant d'empêcher la propagation des maladies vénériennes.
L'IA et le TE ne nuisent pas à l'environnement. Indirectement, la restriction des risques épizootiques peut conduire à une plus forte fécondité des animaux domestiques et par conséquent à une plus grande productivité et à des effectifs plus élevés. Dans ce cas, les effets sur l'environnement dépendent du système d'élevage pratiqué.
L'importation d'animaux à haut rendement exige une lutte rigoureuse contre les vecteurs et les ectoparasites et, le cas échéant, l'application plus fréquente de mesures chimio-prophylactiques (voir le point 2.1 de ce chapitre). Le rôle joué par l'IA et le TE dans l'accroissement de la production animale risque toutefois d'être surestimé au point de faire négliger les systèmes de production existants.
2.4 Contrôle sanitaire des denrées alimentaires
Le contrôle vétérinaire des denrées alimentaires d'origine animale a pour but de prévenir les dangers que la consommation de produits alimentaires gâtés ou infectés peut entraîner pour la santé humaine.
2.4.1 Inspection sanitaire de la viande
Jusqu'ici, l'inspection sanitaire des viandes n'est effectuée d'une façon générale que dans les grands abattoirs modernes. Elle est une condition indispensable à l'exportation des viandes vendues en carcasse et contribue, de ce fait, à améliorer les revenus des marchands de bétail ainsi que des producteurs et productrices.
L'adoption irréfléchie de consignes pour le contrôle sanitaire des viandes et leur application en l'absence de l'infrastructure nécessaire (services d'inspection, capacités d'analyse) peuvent faire baisser les revenus des producteurs et productrices et, lorsque de telles réglementations sont étendues aux boucheries villageoises, elles peuvent constituer un facteur limitant pour les boucheries artisanales. Ceci peut avoir une répercussion négative sur l'approvisionnement en viande de la population villageoise. Comme dans certains pays les femmes jouent un rôle important dans l'abattage et la commercialisation de la viande, en particulier du petit bétail, les revenus des femmes et leur position dans la vie économique peuvent en être particulièrement affectés.
D'un autre côté, l'inspection de la viande et l'élimination adéquate des parties confisquées empêchent la propagation des épizooties et des zoonoses. Ainsi, les peaux contaminées par les germes du charbon p. ex. sont une source d'infection extrêmement dangereuse pour les tanneurs.
2.4.2 Hygiène alimentaire
Dans le domaine de l'hygiène des produits alimentaires, l'hygiène laitière joue un rôle important. Le contrôle bactériologique vise à empêcher la propagation de maladies telles que la tuberculose et la brucellose. Les analyses de la composition du lait servent à assurer la qualité du produit. Les examens sanitaires du lait et les interdictions éventuelles de vente peuvent avoir des conséquences sociales graves s'ils sont étendus aux petites et très petites exploitations qui, la plupart du temps, transforment seulement quelques litres de lait par jour et qui ne risquent guère de contaminer de grandes quantités de lait. La vente directe du lait et des produits laitiers constitue souvent une source de revenus importante pour les femmes. L'avantage que présentent les produits dérivés du lait caillé réside dans le fait que le processus d'acidification tue les germes pathogènes. Bouillir le lait pour tuer les agents pathogènes a une incidence sur les besoins énergétiques.
Les lois relatives à l'hygiène laitière peuvent, le cas échéant, être utilisées abusivement dans le but d'éliminer la transformation et la commercialisation artisanales du lait.
En conseillant et en informant les femmes sur les mesures d'hygiène à observer dans la transformation des produits laitiers, il est possible de combattre les risques sanitaires.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
Un bilan des effets de la médecine vétérinaire traditionnelle sur l'environnement n'existe pas encore. Les pratiques vétérinaires traditionnelles sont, la plupart du temps, limitées à certains groupes. Des références à ce sujet sont résumées dans les annotations de quelques bibliographies (p. ex Mathias-Mundy et McCorkle 1989).
Des indications sur les effets des analyses de laboratoire sur l'environnement sont contenues dans les directives de l'OCDE relatives à de bonnes pratiques de laboratoire contiennent, de même que dans le dossier: "Analyse, diagnostic et test".
Les incidences écologiques des analyses de résidus sont traitées dans des publications spécialisées sur le sujet (p. ex. Barke et al. 1983, DSA 1984, Rico 1986, Großklaus 1989).
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Les activités vétérinaires de traitement des maladies, de contrôle des épizooties et de lutte contre les vecteurs influent sur l'environnement en synergie avec la production animale et l'exploitation des ressources de la pêche. Dans le domaine de la production et de la transformation des denrées alimentaires, la médecine vétérinaire vise, par le biais du contrôle sanitaire, à contribuer à la protection de l'environnement dans d'autres secteurs (p. ex. "Agro-industrie", "Abattoirs et transformation de la viande"). Pour son approvisionnement en médicaments modernes, la médecine vétérinaire est tributaire de l'industrie pharmaceutique. Des liens étroits existent en outre, au niveau des activités des laboratoires vétérinaires, avec les secteurs de l'assainissement et de l'élimination des eaux usées et des déchets et, en raison de l'utilisation de réactifs et de produits chimiques, avec l'industrie chimique.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Les principales tâches des services vétérinaires consistent à lutter contre les maladies et à surveiller la salubrité des denrées alimentaires. Les mesures de lutte contre les maladies et les travaux de laboratoire peuvent toutefois nuire directement ou indirectement au milieu naturel et à la santé. Les réglementations relatives à la lutte contre les épizooties et à l'hygiène alimentaire peuvent fortement affecter la situation sociale des producteurs et productrices.
Les méthodes traditionnelles de lutte contre les maladies appliquées par les éleveurs sont souvent basées sur l'emploi d'extraits végétaux, en particulier pour le traitement du petit bétail.
Les traitements thérapeutiques et prophylactiques peuvent entraîner, d'une part, le développement de mécanismes de résistance chez les agents pathogènes et, d'autre part, l'accumulation de résidus de substances nocives dans les denrées alimentaires.
Les méthodes traditionnelles de traitement ne provoquent que peu d'effets négatifs sur l'environnement, contrairement à l'emploi des produits pharmaceutiques modernes, surtout s'ils sont administrés de façon inadéquate.
Les laboratoires vétérinaires risquent, dans l'exercice de leurs activités de polluer l'eau et l'air et, par l'élimination de leurs déchets, de polluer l'air, l'eau et le sol.
Une meilleure santé animale, en réduisant la mortalité, contribue à accroître la productivité, à sécuriser les revenus et à assurer la subsistance des producteurs et des productrices. Une expansion consécutive de l'élevage peut renforcer le surpâturage si les activités vétérinaires ne s'accompagnent pas d'une amélioration de la situation fourragère des animaux et de la gestion des troupeaux.
Les mesures de police sanitaire, le contrôle des zoonoses et la surveillance sanitaire des produits alimentaires ont en principe une répercussion positive sur la santé humaine et la sûreté des revenus des producteurs et productrices. Dans certains cas cependant, il peut en découler des effets négatifs sur les revenus. L'application trop rigoureuse des règlements d'hygiène alimentaire risque de refouler les petits et très petits producteurs et artisans dans les secteurs de la boucherie et de la transformation des produits laitiers. Ceci peut avoir des conséquences négatives sur l'approvisionnement des zones rurales et sur les revenus des producteurs, spécialement des femmes.
6. Bibliographie
Barke, E. et al. 1983: Rückstände in Lebensmitteln tierischer Herkunft. Situation und Beurteilung. Verlag Chemie.
DSA 1984: Safety and quality in food. Proceedings of a DSA symposium "Wholesome food for all". Views of the animal health industries. Bruxelles 29/30.03.1984. Amsterdam: Elsevier.
Großklaus, G. 1989: Rückstände in von Tieren stammenden Lebensmitteln. Berlin: Parey Verlag.
Mathias-Mundy, E. & McCorkle, C.M. 1989: Ethnoveterinary medicine: an annoted bibliography. Bibliographies in Technology and Social Change No. 6. Ames: Technology and Social Change Program, Iowa State University.
OECD-Grundsätze zur guten Laborpraxis: Avis publié dans le Bundesanzeiger n° 42 du 2 mars 1983, p. 1814 et s.
Putt, S.N.H., Shaw, A.P.M., Matthewman, R.W., Bourn, D.M., Underwood, M., James, A.D., Hallam, M.J. & Ellis, P.R. 1980: The social and economic implications of trypanosomiasis control: A study of its impact on livestock production and rural development in Northern Nigeria. Reading: Veterinary Epidemiology and Economics Research Unit, Study n° 25.
Rico, A.G. 1986: Drug residues in animals. London: Academic Press.
Sutherst, R.W. 1987: Ectoparasites and herbivore nutrition. In: Hacker, J.B. & Ternouth, J. H. (Editeurs) The nutrition of herbivores. Sydney: Academic Press. Pages 191-209.
Sykes, A.R. 1987: Endoparasites and herbivore nutrition: In: Hacker, J.B. & Ternouth, J.H. (Editeurs) The nutrition of herbivores. Sydney: Academic Press. Pages 211-232.
West, O. 1965: Fire in vegetation and its use in pasture management with special reference to tropical and subtropical Africa. Hurley: Commonwealth Agricultural Bureaux (CAB), mimeographed publications 1/1965.
32. Pêche et aquaculture
1. Description du domaine d'intervention
L'exploitation du milieu aquatique pour l'obtention de produits alimentaires et de biens de consommation englobe aussi bien la capture et la cueillette que l'élevage et la sélection amélioratrice d'organismes aquatiques. Les principaux organismes aquatiques actuellement élevés sont les poissons, les mollusques, les crustacés et les algues. La pêche et l'aquaculture atteignent chaque année un volume de production mondial de quelque 95 millions de tonnes.
Les principales formes d'exploitation du milieu aquatique sont:
- la pêche,
- l'aquaculture,
- l'aménagement des eaux à des fins piscicoles par des actions d'empoissonnement ("stocking", "ranching").
Ces trois formes d'exploitation peuvent se dérouler en eau de mer, eau saumâtre ou douce et dans les eaux côtières ou intérieures. Les eaux situées au large sont surtout le domaine des activités de pêche de capture, et, dans des proportions très faibles, de l'aquaculture. L'aménagement des eaux inclut les zones de haute mer dans la mesure où les poissons lâchés sur le littoral (saumons par exemple) peuvent passer leur phase d'engraissement dans les eaux du large.
Tandis qu'à l'intérieur des terres et sur le littoral, la pêche et l'aquaculture sont des activités essentiellement artisanales, l'exploitation des pêcheries de haute mer se pratique principalement - et l'aquaculture de haute mer exclusivement - de façon industrielle.
La pêche de capture exploite les stocks naturels d'organismes aquatiques, sur lesquels - si l'on excepte les activités de capture proprement dites - elle exerce une action régulatrice (fermeture saisonnière de la pêche, zones protégées, quotas de capture, sélectivité des engins de pêche). L'aquaculture influe au moins sur la phase de croissance et, si possible, agit aussi directement sur la phase de reproduction, essentiellement en contrôlant la qualité des eaux (par le biais des conditions d'élevage), la nutrition (par l'apport de nourriture et la fertilisation des étangs) et la santé (mesures prophylactiques et thérapeutiques). La phase de reproduction peut être contrôlée en agissant sur les processus de maturation, la ponte et la fécondation, l'incubation et l'élevage larvaire. Les caractéristiques des organismes d'élevage peuvent être influencées génétiquement (principalement par sélection, croisement ou interventions génétiques).
L'aménagement halieutique des eaux combine les activités d'aquaculture aux activités de pêche ("culture-based capture fisheries": pêche de capture reposant sur l'élevage) en introduisant dans des plans d'eau naturels ou artificiels de jeunes organismes incubés dans des conditions contrôlées et dont les premiers stades de vie, particulièrement sensibles, se sont également déroulés en milieu contrôlé. Au terme de leur phase d'engraissement, les stocks créés ou enrichis par colonisation sont pêchés de la même façon que les stocks naturels.
Le processus de production dans des conditions naturelles (pêche) ou contrôlées (aquaculture) est suivi, jusqu'à la consommation finale, par les processus de conservation, transformation, conditionnement, transport et commercialisation, qui peuvent aussi avoir une incidence sur l'environnement.
La pêche et l'aquaculture peuvent être subdivisées en cinq secteurs d'activités:
- la pêche artisanale,
- l'aquaculture à petite échelle,
- l'exploitation des eaux de retenue pour la pisciculture,
- l'exploitation des ressources halieutiques de la zone économique exclusive des 200 milles (ZEE),
- l'exploitation des ressources halieutiques des mangroves.
Les deux premiers secteurs sont dominés par les deux préoccupations suivantes: concentration des activités sur les couches de population économiquement faibles et adéquation technologique des interventions. Ces deux aspects sont également prioritaires dans l'exploitation des eaux de retenue. En revanche, l'exploitation de la zone économique exclusive des 200 milles est axée sur l'évaluation des ressources, la gestion et le contrôle de l'exploitation dans un secteur dominé par les formes d'exploitation industrielles. La protection de l'environnement et la conservation des ressources occupent une place particulièrement importante dans l'exploitation halieutique des mangroves; dans cet écosystème sensible, les prélèvemens ou activités piscicoles devraient être conçus dès le départ pour éviter complètement toute intervention susceptible d'altérer l'environnement, ou se limiter à des interventions minimes et clairement délimitées.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Pêche artisanale
Les activités de pêche intéressant le plus la protection de l'environnement sont celles qui, par leur degré d'adaptation à l'état des ressources et aux conditions de l'écosystème exploité, conditionnent directement le maintien des possibilités d'utilisation des ressources. Les petites pêches sédentaires de type traditionnel, façonnées par une expérience ancestrale, sont conçues pour éviter toute surexploitation des ressources halieutiques. Chaque tentative en vue d'accroître la production peut mettre en péril cet équilibre harmonieux.
Accroître la production sans menacer les ressources à long terme est cependant possible, soit en exploitant les ressources halieutiques en dessous du niveau de rendement et de pérennité optimal, soit en étendant l'effort de pêche aux composantes des communautés vivantes de l'écosystème qui n'étaient pas ou peu exploitées jusqu'ici.
L'utilisation de nouvelles espèces est toutefois limitée par les relations nutritionnelles existant entre différents membres d'une communauté. Si, en plus d'une population de poissons prédateurs, on entreprend d'exploiter les stocks de leurs proies, la production qu'on pourra tirer du stock de prédateurs sera forcément restreinte puisque les bases alimentaires du prédateur s'amenuiseront. Etant donné leur diversité, ces relations doivent, si l'on envisage d'exploiter simultanément différents peuplements d'un même écosystème, être intégrées dans des modèles de gestion des ressources s'approchant le plus possible de la réalité.
Le type d'engins de pêche utilisé de même que le moment et le lieu où ils sont mis en oeuvre jouent un rôle décisif dans la gestion des ressources halieutiques. Les engins de capture modernes peuvent être d'un côté très performants (et mettre ainsi en péril les populations halieutiques si leur utilisation n'est pas soumise à certaines restrictions) et, de l'autre, très sélectifs. Un instrument de pêche est sélectif lorsqu'il ne capture que certaines espèces ou certaines classes de taille; la sélectivité de l'instrument est déterminée entre autres par le maillage du filet, la taille de l'hameçon ainsi que par la profondeur d'eau ou le fond dans lequel l'engin est mis en oeuvre. Les principales mesures de réglementation de la pêche sont les suivantes: instauration de saisons de pêche, création de zones protégées, fixation d'un maillage minimum pour les filets de pêche et d'une taille minimum pour les hameçons, limitation du nombre d'engins de capture, bateaux ou navires de pêche, limitation de leur durée de mise en oeuvre et fixation directe des classes de taille des organismes à capturer ainsi que des quotas de capture.
L'étude et la gestion des stocks exigent un haut niveau de formation en biologie des pêches ainsi qu'un niveau de connaissances suffisant en économie des pêches. Les mesures de régulation des stocks devraient être présentées sous forme de contrôles communautaires devant être effectués et harmonisés par les pêcheurs locaux et devant relever directement de la responsabilité de ces derniers.
En dehors des ressources proprement dites, leur habitat doit, lui aussi, être préservé des nuisances et pollutions non supportables à court ou à long terme; pour cela, l'état physique, chimique et biologique des pêcheries doit être surveillé. La qualité des produits dépend autant de l'état chimique et biologique des eaux de capture que des conditions sanitaires régnant à terre (hygiène villageoise). Les effets destructeurs de l'utilisation des ressources ligneuses pour le fumage du poisson peuvent être réduits de deux manières: on peut garantir une utilisation plus rationnelle du bois en introduisant des fours à fumer faibles consommateurs de combustible, et veiller à une gestion appropriée des peuplements arborés et arbustifs. Le remplacement des canots creusés dans un tronc d'arbre par des barques en planches de même que l'emploi de matériaux de construction de substitution sont un moyen de réduire les besoins en bois pour la construction d'embarcations de pêche.
Les infrastructures de débarcadères de la pêche artisanale, qui sont difficiles à modifier ou à supprimer par la suite, ne devraient être édifiées qu'après une étude approfondie des besoins et de l'opportunité d'une telle infrastructure. Les structures en béton risquent de déprécier la région sur le plan esthétique (tourisme).
2.2 Aquaculture à petite échelle
L'aquaculture dispose, par rapport à la pêche, de possibilités de choix beaucoup plus diversifiées, qu'il s'agisse des espèces d'élevage ou des sites de production. Le meilleur moyen de préserver les stocks naturels d'organismes se prêtant à l'aquaculture consiste à contrôler tout le cycle de vie, de stade de reproduction en stade de reproduction, non pas sur une ou deux générations, mais durablement; ceci n'est possible à l'heure actuelle qu'avec un petit nombre d'organismes aquatiques. Le seul moyen d'y remédier serait d'encourager très activement la recherche fondamentale tournée vers les applications pratiques dans le domaine de la physiologie et de l'écologie de la reproduction.
Le site de production doit être choisi de façon à protéger les écosystèmes naturels ainsi que les ressources en eau limitées. Les organismes d'élevage peuvent, eux aussi, être choisis de manière à préserver des ressources alimentaires fortement sollicitées; il suffit pour cela de privilégier les espèces dont les exigences alimentaires peuvent être satisfaites par les sous-produits et déchets d'autres secteurs d'activité. Ces produits peuvent être soit distribués directement, soit épandus sous forme d'engrais pour activer la multiplication d'organismes servant à l'alimentation des poissons (plantes aquatiques, petits animaux). Ce serait là un moyen de réduire la consommation de farine de poisson, qui entre dans la composition des aliments pour poisson, si les producteurs n'avaient pas tendance à élever des organismes de plus grande valeur commerciale (certaines espèces de poissons prédateurs par exemple), qui ont généralement besoin d'aliments de tout premier choix.
La gestion de l'eau joue un rôle décisif dans la qualité de l'eau à l'intérieur et en aval d'une installation d'aquaculture. L'eau doit être gérée de façon à limiter au minimum l'accumulation de restes alimentaires de même que l'entraînement de substances nutritives, alimentaires et nocives. Les quantités de restes de nourriture peut être limitées en adaptant les rations alimentaires et la fréquence d'administration de nourriture à la capacité d'ingestion et à l'appétit des poissons. Si des quantités considérables de déchets sont, malgré tout, rejetées à l'extérieur - comme dans les étangs à eau courante soumis à une exploitation intensive -, leur déversement dans les fleuves et les lacs peut être évité en grande partie en captant les déchets dans des étangs de décantation.
Ne serait-ce que pour des raisons d'efficacité et d'économie, les médicaments employés dans la prévention et le traitement des maladies et dans la lutte antiparasitaire ne devraient pas être déversés dans l'eau courante (étangs à eau courante), et encore moins dans les systèmes en eau libre (cages, parcs), même si cela oblige à transférer les poissons dans des récipients spéciaux pour le traitement, et à les soumettre ainsi à des situations de stress.
Le principal moyen d'économiser l'énergie utilisée en aquaculture est d'éviter le pompage de l'eau pour le renouvellement de l'eau des étangs. L'apport d'eau fraîche sert à alimenter l'étang en oxygène et à chasser les détritus, ainsi qu'à compenser les pertes par évaporation et infiltration. Le volume à renouveler dépend essentiellement de la densité de mise en charge d'un étang. Les pentes naturelles peuvent être mises à profit pour produire un courant et économiser l'énergie de pompage. Parfois aussi, le site possède des puits artésiens dont on peut tirer parti.
Les étangs dans lesquels les déchets peuvent être valorisés par les plantes et les petits animaux, qui servent à leur tour de nourriture aux animaux aquatiques d'élevage, présentent de grands avantages sur le plan écologique. Ces étangs peuvent être fertilisés grâce aux déjections organiques des animaux terrestres (volaille, porcs) élevés en amont ou à côté de l'étang. La rentabilité de ce type d'aquaculture intégrée dépend de l'adaptation écologique des espèces aquatiques d'élevage, de leur acceptation par les consommateurs, des coûts de production et des prix du marché. Un autre facteur entrant en ligne de compte est le degré d'insertion de l'aquaculture dans l'ensemble du système de production considéré, qui inclut habituellement d'autres composantes productives et consommatrices de main-d'oeuvre. Dans ce contexte, il est important de connaître les bases alimentaires des petits animaux (résidus de pesticides pouvant pénétrer dans la chaîne alimentaire).
Pour l'installation d'étangs dans les pays tropicaux, on doit tenir compte des risques de maladies transmises par des vecteurs passant au moins un stade de vie dans l'eau ou dans les animaux aquatiques (paludisme, bilharziose, etc.).
La pisciculture en cage flottante pose non seulement le problème du coût des aliments, mais aussi celui de l'obtention des matériaux de construction des cages; les filets, les supports et les flotteurs sont des matériels coûteux. Les seules régions dans lesquelles l'utilisation de bois ne pose pas de problèmes particuliers sont les régions très boisées.
Les effets de la consommation de produits de l'aquaculture sur la santé doivent être examinés soigneusement lorsque les eaux-vannes et les eaux domestiques résiduaires servent à la fertilisation des étangs. Les facteurs jouant un rôle important dans les installations à eau résiduaire sont le nombre d'étangs, la dilution et le temps de séjour de l'eau avant son déversement dans les étangs à poissons. Une gestion minutieuse, des contrôles sanitaires et des examens de l'eau effectués à intervalles réguliers s'avèrent ici indispensables.
2.3 Exploitation halieutique des eaux de retenue
L'exploitation halieutique des eaux de retenue étant une combinaison d'activités d'élevage et d'activités de capture ("culture-based capture fisheries"), les mesures de protection de l'environnement décrites aux points 2.1 et 2.2 s'appliquent ici pareillement. Les différences essentielles proviennent du fait que les retenues sont de formation récente, que ce soit du point de vue limnologique et écologique ou du point de vue sociologique et économique. Les retenues artificielles se différencient des retenues naturelles par plusieurs aspects: leur caractère artificiel, la régulation hydraulique effectuée en permanence et à des fins précises (approvisionnement en eau potable, production énergétique, irrigation), le "vide" biologique initial (qui permet différents schémas de développement biologique selon l'ordre effectif, et partiellement aléatoire, suivant lequel s'effectue la colonisation des eaux par les plantes et les animaux) et surtout les nouvelles options en résultant pour une exploitation halieutique. Pour toutes ces raisons, une retenue artificielle offre à l'homme une grande marge de liberté pour son aménagement écologique, mais le place aussi devant de sérieux problèmes sociaux et économiques lorsqu'il s'agit de développer et d'introduire un nouveau système de mise en valeur.
Deux contraintes décisives sont à prendre en compte pour l'exploitation d'une nouvelle retenue:
- L'introduction d'espèces étrangères à l'écosystème et à la région devrait être strictement interdite, ou alors assujettie à l'application des mesures de protection en vigueur à l'échelon international.
- La réglementation des activités de pêche ne devrait s'effectuer qu'après une étude approfondie des traditions locales et en associant pleinement les pêcheurs locaux et les pêcheurs désireux de s'installer dans la région.
Lors de la planification de nouveaux barrages, il convient d'envisager les différentes possibilités d'exploitation halieutique des eaux de retenue et, le cas échéant, d'en tenir compte pour le choix du type de construction.
2.4 Exploitation halieutique de la zone économique exclusive
La mise en valeur halieutique optimale de la zone économique exclusive des 200 milles (ZEE) requiert des techniques de pointe. Dans la zone de transition entre la pêche hauturière industrielle et la pêche côtière artisanale, des conflits d'utilisation sont ainsi programmés d'avance, à moins que la configuration du fond et du littoral ne produise une séparation naturelle. De tels conflits portent souvent atteinte aux ressources, qui sont alors surexploitées, voire partiellement détruites. En même temps, ils peuvent porter préjudice à la situation économique et sociale des petits pêcheurs côtiers, qui ont généralement le dessous dans des conflits de ce genre, dans la mesure où leur intérêts ne sont pas protégés efficacement par des interventions des pouvoirs publics.
Tandis que les communautés de pêcheurs traditionnelles, établies de longue date, ont développé des modes d'utilisation bien ancrés, excluant une détérioration durable des ressources, les possibilités techniques de la pêche hauturière moderne peuvent conduire en peu de temps à l'épuisement complet d'une ressource et exigent par conséquent une limitation et un contrôle très stricts de l'exploitation. La fixation d'une maille minimum pour les filets et d'une taille minimum pour les hameçons doit permettre d'empêcher la capture des jeunes organismes n'ayant pas atteint une maturité suffisante pour la reproduction et donc pour la conservation du stock. La destruction inutile des petits organismes alimentaires, qui sont pris dans les filets en même temps que les poissons d'intérêt commercial ou nutritif, peut ainsi être limitée.
Seule l'interdiction d'utilisation des chaluts à structures "de cueillette" permettra d'empêcher la déplétion de communautés entières d'organismes démersaux par ces engins de pêche. Suivant les conditions locales (relief sous-marin, cycle de reproduction et migrations des poissons ou d'autres organismes), ces interdictions seront totales ou seulement limitées à certaines saisons ou certaines zones (mesures de cantonnement).
Pour certains organismes utiles, des interdictions totales de capture sont indispensables durant leur grossissement dans les "nursery areas" ou zones d'alevinage. Comme il s'avère souvent difficile d'imposer des interdictions de capture, nombreux sont les endroits où l'on tente de créer des refuges artificiels, dans lesquels les poissons ou d'autres animaux aquatiques peuvent se retirer et à partir desquels ils peuvent recoloniser des zones perturbées ou des zones vidées de leurs ressources halieutiques. Ces refuges peuvent être par exemple des blocs de bétons immergés. L'efficacité et la rentabilité de ces "récifs artificiels" restent toutefois controversées.
L'agonie de nombreux poissons et grands animaux marins (dauphins, tortues de mer, oiseaux aquatiques, etc.) pris dans des filets dérivants perdus par les pêcheurs et constitués de matière synthétique imputrescible dans l'eau, pourrait être évitée, du moins en partie, grâce à l'utilisation de fil décomposable dans l'eau pour attacher le filet aux bouées. Les filets finiraient au bout d'un certain temps par se décrocher et par tomber au fond de l'eau. Cette méthode paraît cependant trop sophistiquée pour pouvoir être généralisée. En outre, on ne connaît pas les dégâts que ces filets risquent d'occasionner par la suite dans les fonds marins.
Un problème difficile à résoudre est celui des captures additionnelles: comment, en effet, valoriser les organismes dénués de valeur marchande qui sont capturés accidentellement avec les espèces cibles très lucratives (crevettes par exemple) ? Ces captures additionnelles ont une taille ou un encombrement suffisant pour rester prisonnières des filets avec les prises principales, même avec un maillage réglementaire. Mais leur valeur commerciale est si réduite par rapport aux prises principales que leur débarquement ne se justifie pas, économiquement parlant, bien qu'une partie souvent appréciable de ces captures soit propre à la consommation humaine. Si l'on parvenait à résoudre ce problème à l'échelle planétaire, par exemple en organisant la collecte permanente en mer des captures additionnelles par des bateaux spécialement affrétés ou par d'autres méthodes, plusieurs millions de tonnes de poissons pourraient être récupérées chaque année pour l'alimentation humaine.
La forte consommation de combustibles fossiles des navires de pêche hauturière exige des mesures spéciales pour éliminer les résidus sur la terre ferme, comme c'est le cas dans les autres types de navigation hauturière motorisée. Les autres pollutions créées à terre par les activités de pêche proviennent principalement de la transformation industrielle des produits de la pêche. Des normes légales doivent être observées ou demandent à être introduites pour l'élimination des déchets et l'évacuation des eaux résiduaires. Une partie des déchets peut être transformée en farine de poisson, tandis que des extraits précieux peuvent être tirés des déchets liquides et être utilisés comme additifs alimentaires (cf. dossiers "Ports intérieurs", "Navigation intérieure","Assainissement" et "Elimination des déchets").
2.5 Exploitation halieutique des mangroves
Les remarques faites au sujet de la pêche artisanale hors des zones de mangroves s'appliquent également aux formes traditionnelles d'exploitation de la faune et de la flore des mangroves: elles sont inoffensives pour le milieu naturel, car elles respectent la capacité de régénération des ressources. Il n'en va pas de même de l'aquaculture moderne pratiquée dans de grandes installations de pisciculture, pour la construction desquelles la végétation des mangroves est entièrement supprimée, comme dans l'élevage à grande échelle de crevettes d'eau saumâtre. La production de ces crustacés très prisés peut être très lucrative, à telle enseigne qu'une pression inquiétante s'exerce sur les mangroves en tant que zones pouvant accueillir des étangs d'eau saumâtre. Dans les mangroves, soumises quotidiennement à l'alternance du flux et du reflux, ces étangs présentent plusieurs avantages: ils possèdent la teneur en sel requise et les coûts de renouvellement de l'eau sont relativement faibles, puisque la consommation d'énergie nécessaire au pompage de l'eau peut être réduite en utilisant les marées.
La pression exercée sur les mangroves devrait être contrecarrée de manière aussi réaliste et souple que possible. La règle suprême devrait être de ne pas autoriser l'utilisation de ces zones sans planification détaillée préalable. La planification de l'utilisation devrait permettre d'exclure toute forme d'exploitation non traditionnelle dans les zones irremplaçables en tant que réserve naturelle, réservoir de ressources génétiques, nursery pour des animaux aquatiques de grande utilité ou ceinture de protection contre l'érosion du littoral. Le déboisement des mangroves en vue d'y pratiquer l'aquaculture peut également être évité si l'on propose des aires jouxtant la ceinture de mangroves pour y installer des étangs. Dans ces aires, les frais de pompage pourraient être largement couverts par les bénéfices de production, pour peu que celle-ci soit gérée efficacement.
Si l'exploitation des mangroves paraît inévitable pour des motifs économiques, elle devrait au moins être canalisée vers les sols fortement argileux, sur lesquels les mangroves ne tardent pas à se réinstaller après un éventuel abandon des étangs (ou des rizières inondées), au contraire des sols sableux et tourbeux, qui sont transformés en désert pour très longtemps. Par ailleurs, il faudrait poursuivre l'étude des possibilités d'exploitation de la productivité naturelle des zones de mangroves se prêtant à l'aquaculture artisanale semi-intensive, et ce sans déboisement intégral et pratiquement sans apports supplémentaires d'engrais et de nourriture. De telles expériences peuvent réussir, à condition de parvenir à abaisser les coûts de façon que même de faibles rendements par unité de surface demeurent attrayants sur le plan économique.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
Les aspects environnementaux sous lesquels les activités de pêche et d'aquaculture doivent être considérées se rangent dans cinq catégories:
- Altérations du milieu naturel néfastes aux organismes aquatiques, mais ne provenant ni des activités de pêche, ni de l'aquaculture (pollution de l'eau résultant de l'évacuation des déchets industriels, agricoles et ménagers ainsi que du lessivage des éléments nutritifs, des pesticides et de leurs résidus contenus dans les sols agricoles; travaux de canalisation); de telles retombées peuvent toucher aussi bien le secteur de la pêche que le secteur de l'aquaculture.
- Effets exercés sur les populations halieutiques et leur renouvellement, qui dépendent de leur exploitation. (Ces effets concernent uniquement les stocks naturels, et non les stocks entretenus et contrôlés par l'homme; en d'autres termes, l'aquaculture n'est concernée que dans la mesure où elle est tributaire des jeunes issus des populations naturelles).
- Effets sur l'environnement dus aux activités de pêche et d'aquaculture (perturbation de l'équilibre écologique, altération de la qualité de l'eau, etc.).
- Influence exercée sur l'utilisation des ressources (et donc sur les ressources elles-mêmes) par les changements sociaux et socio-économiques intervenant chez les producteurs et les consommateurs (croissance démographique par exemple).
- A l'inverse, retombées des activités de pêche et d'aquaculture sur la situation sociale et socio-économique des producteurs et consommateurs (par exemple surproduction locale sans accès suffisant aux marchés plus éloignés).
Pour parvenir à une utilisation optimale des ressources halieutiques naturelles tout en respectant leur capacité de renouvellement durable, on a recours à des simulations assistées par ordinateur, qui mettent en évidence les interactions tant écologiques qu'économiques au sein d'un modèle uniforme. Ces modèles sont une base indispensable au développement d'une stratégie fiable d'exploitation durable, qui tienne compte aussi bien des intérêts micro-économiques des pêcheurs que des intérêts macro-économiques du pays concerné, sans compromettre à long terme les bases d'existence naturelles de la pêche.
Des synopsis et des évaluations des retombées indésirables des techniques de capture modernes sur les ressources (emploi de matières explosives et de pesticides, pêche au chalut, pêche au filet droit, etc.) font encore défaut.
L'étude et l'évaluation des effets de l'aquaculture sur l'environnement fait en revanche l'objet de travaux intensifs. L'ICLARM ("International Center for Living Aquatic Resources Management"), centre international de recherches pour le développement de la pêche, a organisé en septembre 1990 un symposium sur le thème de l'environnement et du développement de l'aquaculture, dont les résultats ont été publiés en 1992.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Les diverses formes d'exploitation piscicole peuvent être associées à la production agricole et à l'aménagement des ressources en eau. Des exemples d'intégration de la production piscicole et de la production agricole sont:
- l'association de la pisciculture en étang - ou de la pêche artisanale - avec la production végétale et l'élevage dans le cadre d'un système de production agricole, sans intégration spatiale des différentes composantes;
- l'association de la pisciculture en étang avec l'élevage d'animaux de basse-cour, de porcs ou d'autres animaux, réalisé sur pilotis au-dessus des étangs;
- la pisciculture dans les rizières inondées (rizipisciculture).
Comme exemples de combinaison de la pêche et de l'aquaculture avec l'aménagement des eaux, on retiendra l'utilisation:
- des retenues de tout genre (y compris les retenues servant à l'alimentation en eau potable) pour la pêche;
- des petits réservoirs d'irrigation peu profonds pour la pisciculture en étang;
- des grands canaux d'irrigation pour l'engraissement des poissons;
- des lacs de barrage d'étendue et de profondeur suffisantes, et ne servant pas à l'approvisionnement en eau potable, pour l'élevage en cage flottante.
·ð Voir à ce sujet les dossiers sur l'environnement "Hydraulique lourde", "Irrigation" et "Hydraulique rurale").
Des liens étroits existent avec l'agriculture: utilisation des déchets, sous-produits et (exceptionnellement) produits principaux de l'agriculture comme aliments ou engrais pour l'aquaculture ainsi qu'emploi de farine de poissons issus de la pêche pour la production d'aliments pour bétail dans l'agriculture (cf. dossier "Production animale").
Les liens existent également avec la foresterie, étant donné l'existence de besoins en bois pour la construction d'embarcations et d'engins de capture, pour la conservation et la transformation des produits de la pêche par fumage et pour la construction de cages flottantes. Les interactions écologiques étroites entre les forêts et les eaux revêtent une importance toute particulière et doivent être prises en compte tant par le secteur forestier que par le secteur de la pêche.
Le secteur énergétique, enfin, est également concerné par la pêche et l'aquaculture, qui exploitent des bateaux, navires et engins de pêche très sophistiqués, des ports de pêche, entrepôts frigorifiques et installations de transformation industrielle, des installations d'aquaculture d'un haut niveau de technicité et des véhicules servant au transport des personnes, engins, matières consommables et produits.
Les points de contact existant avec d'autres domaines d'intervention ont déjà été signalés directement dans le texte.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
La pêche et l'aquaculture ont besoin d'un environnement intact ou, du moins, non perturbé durablement, mais peuvent, de leur côté, porter atteinte à l'environnement et aux ressources naturelles. Tributaire d'un renouvellement naturel continu des ressources halieutiques, la pêche de capture doit ménager les ressources et leurs écosystèmes.
De même, les ressources et leurs écosystèmes doivent être si possible réhabilités là où il y a surexploitation et altération par suite de changements écologiques. A partir d'une certaine intensité de pêche, seule une meilleure valorisation des prises permet des hausses de production. A cet effet, il serait surtout souhaitable à l'avenir que les espèces halieutiques encore inintéressantes sur le plan commercial et entièrement transformées en farine de poisson soient, de plus en plus, rendues propres à la consommation et que les quantités de poissons perdues par altération soient diminuées.
L'aquaculture, en tant que secteur de production piscicole relativement récent, a besoin pour son développement futur de stratégies propres, qui devront surtout tenir compte du fait que la plupart des ressources naturelles qu'elle exploite (eau, terres, aliments ainsi qu'alevins pour la majorité des espèces d'élevage) sont déjà utilisées par ailleurs et peuvent ainsi devenir des sources de conflits. C'est pourquoi les stratégies d'exploitation doivent inclure la volonté d'éviter de tels conflits ou de les résoudre de façon à minimiser les inconvénients écologiques, économiques ou sociaux. Cela implique notamment que
- l'aquaculture doit tout d'abord être comparée, du point de vue de ses effets, à d'autres options (par exemple lutte contre l'érosion côtière grâce aux mangroves, tourisme) et être conduite si possible en complément de l'aménagement des ressources en eau,
- les sous-produits ou les déchets doivent, dans toute la mesure du possible, être utilisés pour l'alimentation des organismes d'élevage ou pour la fertilisation des eaux lorsqu'une autre forme d'utilisation de ces déchets et sous-produits serait moins profitable. Les charges éventuelles (par les pesticides par exemple) doivent cependant être exclues.
Il est possible d'encourager le respect de ces principes d'exploitation par des exemples réussis, apportant la preuve des avantages obtenus à long terme, et par la création de conditions politiques et écologiques d'ensemble adéquates, fournissant des incitatifs et imposant des restrictions dans des proportions équilibrées.
Pour peu qu'elles soient associées comme il se doit à la stratégie de développement et qu'elles reçoivent une formation adéquate, les femmes peuvent exercer une influence déterminante pour que les altérations de l'environnement et les effets dommageables à la santé soient évités, réduits ou éliminés. Un travail d'information adapté au contexte religieux et culturel joue un rôle éminent à cet égard.
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33. Machinisme agricole
1. Présentation du domaine d'intervention
La base de la production agricole est la production végétale à laquelle est associée la production animale. Les hommes interviennent dans le cycle naturel de croissance des végétaux et des animaux en se servant entre autres de machines et d'outils agricoles. Selon le mode de fonctionnement de ces outils et machines (sources d'énergie), on peut distinguer:
- les outils à main, - les instruments de culture attelée (traction animale), - les engins à moteur (moteurs à combustion, plus rarement moteurs électriques).
Le machinisme agricole s'étend à tous les aspects relatifs à l'emploi et à la fabrication des moyens mécaniques utilisés dans la production agricole, aux secteurs d'activités en amont et en aval ainsi qu'à la production et à l'utilisation décentralisées de l'énergie en milieu rural.
Le machinisme agricole joue un rôle particulièrement important dans la production végétale, mais aussi de plus en plus dans la production animale (élevage intensif). Les moyens mécaniques sont utilisés principalement pour la préparation du sol et le transport ainsi que pour le battage des céréales et l'exhaure de l'eau dans les régions où cela est nécessaire. Le machinisme agricole doit donc être considéré comme une extension du domaine d'activité de la production végétale. Il intervient aussi souvent dans la production animale, l'irrigation et l'agro-industrie. Les conclusions émises dans les dossiers correspondants sur les objectifs de ces divers domaines d'intervention, sur leurs incidences écologiques et sur les mesures de protection de l'environnement nécessaires peuvent dont être reprises par analogie ici.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 L'homme, l'écosystème et le machinisme agricole
2.1.1 L'homme et le machinisme agricole
La plupart des efforts de mécanisation déployés dans le domaine de l'agriculture ont été entrepris pour des raisons d'économie du travail
- pour augmenter la productivité du travail (rendement par travailleur humain),- pour alléger le travail physique.
Le passage d'un mode de fonctionnement à un autre, du travail manuel à la traction animale puis à la mécanisation motorisée, est lié à de grands progrès techniques et économiques. De tels changements exigent une évolution parallèle de la qualité de la main-d'oeuvre qui utilise, entretient et gère ces équipements.
A l'allégement physique des travaux pénibles peut succéder un travail monotone ou spécialisé à l'extrême, dont le rythme est dicté par les animaux ou les machines. Le bruit peut empêcher toute communication et nuire à la santé, au même titre que les gaz d'échappement des moteurs.
Toute perte de contrôle sur les machines peut être dangereuse pour les opérateurs et pour d'autres personnes. Les pièces travaillantes mobiles (essieux, courroies, barres) augmentent les risques d'accident.
Le maniement et la conduite des machines jouissent en règle générale d'un plus grand prestige que le travail manuel ou le travail avec les animaux. La mécanisation des travaux culturaux peut entraîner des changements dans la répartition du travail et des revenus: un "travail de femme" peut devenir un "travail d'homme" - l'inverse étant plutôt rare.
C'est l'emploi des moyens techniques qui, la plupart du temps, décide si les effets de ces derniers seront positifs ou négatifs. Cependant, tout faute commise avec les techniques motorisées, en raison de leur pouvoir amplifiant, a des conséquences nettement plus graves qu'avec les outils à main.
Le choix judicieux et l'utilisation adéquate et au bon moment des machines et outils jouent un rôle clé dans la prévention des effets préjudiciables. Les moyens d'y parvenir doivent principalement être recherchés dans la formation et l'encadrement technique des opérateurs et, dans une moindre mesure, dans des dispositions législatives (prévention des accidents, surveillance technique, etc.).
2.1.2 L'écosystème et le machinisme agricole
Avec l'extension de la mécanisation, les surfaces agricoles et les voies de communication notamment sont de plus en plus adaptées aux machines et engins agricoles. Pour pouvoir utiliser les tracteurs et les machines automotrices, telles que les moissonneuses-batteuses, mais même déjà pour employer la traction animale, il faut de grandes surfaces, si possible débarassées de tout obstacle tels que pierres, arbres, souches d'arbres, etc.
Les cultures associées, c'est-à-dire la culture simultanée de plusieurs espèces végétales dans un même champ, sont difficilement mécanisables, c'est pourquoi les monocultures prédominent. Après la préparation du sol, la couche superficielle est laissée sans protection pendant plusieurs semaines et est ainsi exposée à l'érosion éolienne et hydrique. Le semis à la volée est remplacé par le semis en lignes; lorsque les lignes suivent l'axe de la plus grande pente, ceci favorise l'érosion hydrique. Les chemins et les ponts, tout comme les canaux d'irrigation et de drainage, sont très souvent construits pour répondre aux exigences des machines agricoles. Des zones de grande valeur écologique, telles que les forêts, les haies, les jachères sont de plus en plus souvent sacrifiées.
Au niveau régional, la mécanisation peut entraîner une diminution et une modification des espèces de la flore et de la faune, une réduction de la diversité écologique. Dans les régions ainsi cultivées, l'absence de brise-vent favorise l'érosion éolienne.
Une grande priorité devrait être accordée à la diffusion de systèmes de production agricole se prêtant à la mécanisation et tenant compte des impératifs tant économiques (travail) qu'écologiques. De tels systèmes de production et d'exploitation sont déjà connus pour certaines régions (notamment à climat tempéré) et il faudrait en promouvoir l'application pratique. Pour d'autres régions, il convient de poursuivre les efforts déployés en matière de recherche appliquée et de développement. Une formation et un encadrement purement techniques des opérateurs ne suffisent pas, en tout cas, pour assurer une utilisation adéquate des machines et outils. Il faut une sensibilisation, une prise de conscience de tous les individus concernés (de l'ouvrière agricole au décideur) pour pouvoir bien exploiter le potentiel de la mécanisation ainsi que pour en reconnaître les risques et les atténuer.
Il est important de conserver des zones de réserve, des forêts, des haies, des marécages et d'autres niches écologiques pour la flore et la faune. Ces zones n'empêchent d'ailleurs pas la culture mécanisée sur de grandes surfaces, puisque l'aménagement de champs de plus de 20 ha ne présente pratiquement aucun avantage du point de vue de l'économie du travail. Le semis en lignes est une condition essentielle pour pouvoir p. ex. lutter contre les mauvaises herbes par des moyens mécaniques et non chimiques.
2.2 Aspects généraux du machinisme agricole
2.2.1 Sources d'énergie, modes de traction, carburants et lubrifiants
Le travail manuel, les animaux de trait et les moteurs sont les principales sources de force motrice employées dans l'agriculture. L'utilisation de l'énergie éolienne et hydraulique pour la propulsion de machines stationnaires (moulins et pompes) est également pratiquée dans le monde entier.
La biomasse (en particulier sous forme de bois, mais aussi de paille et de fumier) représente dans de nombreux pays la principale source d'énergie pour la cuisson en milieu rural (voir également le dossier sur les énergies renouvelables).
Dans certaines circonstances, les besoins de l'agriculture et ceux des ménages ruraux peuvent se trouver en situation de concurrence: les surfaces fourragères nécessaires à l'entretien des animaux de trait ne sont pas utilisables pour la production vivrière, le fumier brûlé comme combustible ne peut être destiné à la fertilisation des surfaces cultivées, les appareils à moteur tant stationnaires que mobiles (p. ex. tracteurs agricoles) nécessitent encore pour la plupart comme carburants des énergies fossiles non renouvelables, en particulier des produits pétroliers.
Les quantités d'azote, de monoxyde et de dioxyde de carbone rejetées dans l'air par cette source de pollution sont certes limitées, vu les faibles kilométrages parcourus par ces engins. Cependant, l'emploi de carburants non polluants et de moteurs correctement réglés peut contribuer à minimiser les émissions de gaz d'échappement nocifs.
Les eaux superficielles peuvent être polluées par les carburants et les lubrifiants issus de moteurs à combustion (p. ex. de tracteurs et de pompes à eau). Les parcs de stationnement et les cours d'ateliers où se font le plein de carburant et la vidange des huiles usées des machines sont tout particulièrement menacés de pollution.
Les matériels servant au transport et au stockage des carburants et des lubrifiants ont souvent besoin d'être améliorés ou réparés. Il faut vérifier régulièrement l'étanchéité et le degré d'encrassement des réservoirs, prévoir des installations pour recueillir les huiles de vidange, créer un système de récupération des huiles usées. Seules des actions de formation à long terme et une construction adéquate des équipements techniques permettent de prévenir les négligences commises dans la manipulation de ces substances (danger d'incendie, pollution du sol et de l'eau). Des organismes de surveillance technique efficaces, publics ou privés, doivent être mis en place (comme p. ex. les services publics de gestion des eaux ou l'organisme de contrôle technique TÜV en Allemagne).
Il convient de promouvoir l'emploi d'huiles biodégradables. Par exemple, lorsque des scies à moteur (chaînes à forte consommation d'huile) sont utilisées dans des zones de protection des eaux, celles-ci devraient être lubrifiées uniquement avec des huiles végétales (huile de colza), comme cela est pratiqué en Allemagne. Cette prescription devrait être étendue aux huiles hydrauliques destinées aux véhicules travaillant dans des zones de protection des eaux. Il est recommandé d'agir de même dans l'agriculture.
2.2.2 Fabrication des équipements techniques
Les outils à main et les instruments simples de culture attelée sont souvent fabriqués par les familles paysannes ou par les artisans locaux. L'incidence écologique de cette activité est nulle ou très limitée. Pour ce qui est des machines et appareils agricoles de fabrication industrielle, les remarques contenues dans le dossier sur les constructions mécaniques, ateliers et chantiers navals sont également valables ici.
2.3 Techniques culturales
2.3.1 Préparation du sol
L'ameublissement du sol, qui vise à améliorer le champ réservé à la culture d'une ou plusieurs espèces végétales, est une opération centrale en agriculture. L'un des buts du travail du sol est d'empêcher la croissance des plantes concurrentes.
Selon le mode de travail du sol
- ameublissement avec la houe ou la bêche à dents, - retournement avec la charrue, - émottage et scarifiage avec la herse ou la fraise motorisée,
la structure du sol est plus ou moins modifiée par l'opération.
Lorsque la puissance de traction disponible est plus grande, cela peut pousser à choisir des outils qui modifient plus fortement la structure du sol (p. ex. la fraise au lieu de la charrue). En outre, des sites moins appropriés (marginaux) peuvent être "passés à la charrue". Ces deux éventualités augmentent les risques de dégradation du sol, c'est-à-dire de diminution de sa porosité ainsi que de sa capacité d'absorption et de rétention de l'eau, d'envasement et de compactage ainsi que de perte de substances organiques. Un sol compact empêche la pénétration de l'eau et la croissance des plantes.
Les conditions d'humidité optimales pour le travail du sol se situent à l'intérieur d'une marge étroite: la préparation d'un sol trop humide provoque son compactage, celle d'un sol trop sec entraîne, selon sa teneur en argile, la formation de mottes ou sa pulvérisation. Avec l'emploi des tracteurs et engins lourds, le compactage peut affecter des surfaces de grandes dimensions.
Le compactage a des répercussions, entre autres, sur la croissance des plantes, sur l'activité des micro-organismes dans le sol, sur la disponibilité et la minéralisation des éléments nutritifs ainsi que sur la dégradation des pesticides. Sur les terrains en pente, les couches de sol recouvrant l'horizon compacté peuvent glisser.
L'ameublissement du sol et l'apport de substances organiques ont un effet positif sur l'activité microbienne du sol. Les phénomènes de compactage et d'envasement, les perturbations fréquentes dues aux façons culturales et, le cas échéant, les apports d'engrais et de pesticides sont par contre préjudiciables au développement des micro-organismes du sol.
Les mesures permettant d'éviter l'érosion et le compactage des sols consistent en particulier à:
- assurer une occupation maximale du sol par des plantes cultivées et maintenir un couvert végétal de plantes vivantes (cultures permanentes, cultures associées, cultures en couloirs) ou mortes (mulch);
- semer directement dans les restes de la culture précédente (sans retournement préalable du sol);
- ne pas enfouir les résidus végétaux mais les laisser en pl ace, à la surface du sol;
- créer ou conserver une structure grossière du sol par la rotation des cultures ou le choix d'instruments aratoires appropriés;
- aménager des terrasses antiérosives ou des banquettes suivant les courbes de niveau sur les terrains en pente. De tels aménagements peuvent être très coûteux et rendre éventuellement plus difficile l'accès aux parcelles cultivées avec des véhicules;
- établir des lignes de végétation protectrice ou des haies brise-vent perpendiculairement à la direction principale des vents;
- conserver et augmenter si possible les réserves organiques du sol;
- réduire autant que possible la pression exercée sur le sol par le passage des tracteurs, en choisissant des machines plus petites/plus légères ou en les équipant de roues plus larges;
- ne pénétrer dans les champs avec des machines et ne labourer que dans des conditions optimales d'humidité du sol;
- alterner au cours des années l'utilisation d'outils travaillant en surface et en profondeur.
Il importe d'encourager les utilisateurs et utilisatrices à passer d'une exploitation imprévoyante du sol à des formes de mise en valeur durables et adaptées aux sites.
2.3.2 Semis/plantation, entretien et fertilisation
Le semis ou la plantation, qui succèdent à la préparation du sol, visent à procurer à la graine ou au jeune plant des conditions optimales de démarrage.
Pendant la période allant de la préparation du sol jusqu'au plein développement de la plante cultivée, le sol peut se trouver totalement ou partiellement mis à nu et être ainsi livré à l'érosion, exposé au risque d'envasement à la suite de fortes pluies ou soumis à une évaporation intense.
Pour l'application des pesticides chimiques, le recours à des moyens mécaniques est quasi indispensable lorsque la superficie des champs dépasse certaines dimensions. Leur emploi pose des exigences élevées en matière de qualification de la main-d'oeuvre. Si les appareils utilisés pour l'épandage des engrais ou des pesticides sont inappropriés, ne fonctionnent pas bien ou sont incorrectement manipulés, ceci peut entraîner des surdosages néfastes pour le sol, les plantes et l'eau ainsi que pour les utilisateurs et utilisatrices.
L'application de préparations liquides très concentrées par pulvérisation à ultra bas volume (UBV ou ULV), peut causer un haut degré de contamination de l'air et, en cas de dérive, une dispersion à grande échelle.
L'utilisation des pesticides peut gravement exposer la santé des personnes qui touchent et respirent ces substances chimiques. De plus, il est souvent difficile de vider complètement les récipients les contenant, et l'eau utilisée pour les rincer peut polluer les eaux de surface et l'eau potable. Il arrive fréquemment que les pesticides et les appareils d'épandage soient stockés de manière incorrecte, souvent même à côté de denrées alimentaires, faute de disposer d'autres locaux fermés. (Pour plus de détails à ce sujet, voir le dossier sur la protection des végétaux).
Appliqués dans des conditions défavorables, les procédés mécaniques de lutte contre les mauvaises herbes (sarclage, binage) peuvent détruire la structure du sol et favoriser l'érosion mais ils sont quand même préférables aux méthodes chimiques.
Le machinisme agricole peut fortement contribuer à assurer une utilisation et/ou une application correcte des pesticides et des engrais. Outre le choix d'appareils appropriés, qui dépend en partie de la formulation des produits (p. ex. en poudre ou liquide), il faut également assurer une utilisation correcte des matériels. En choisissant judicieusement les périodes d'épandage et d'application et en employant des méthodes permettant de ne pas dépasser certains seuils de pollution, il est possible de réduire les doses appliquées, de diminuer les effets de dérive et donc de limiter les charges polluantes. Des vêtements de protection, y compris des masques respiratoires, doivent être disponibles.
Dans les conditions climatiques des régions tropicales et subtropicales, leur port est cependant ressenti comme étant extrêmement inconfortable.
Une organisation adéquate du travail (p. ex. se déplacer uniquement dans la direction du vent) permet également de réduire bon nombre de nuisances pour les opérateurs.
2.3.3 Récolte, battage, transformation, conservation, stockage
Les moyens mécaniques de récolte et de battage servent à alléger et à accélérer le travail ainsi qu'à minimiser les pertes et les risques. La récolte et le traitement de "produits secs" (p. ex. céréales, cannes à sucre brûlées), peuvent provoquer des émissions de poussières localement limitées, mais très intensives, et particulièrement incommodantes pour les personnes qui travaillent ou vivent dans ces endroits, et éventuellement aussi pour les animaux. Des mesures techniques mises en oeuvre à la source d'émission des poussières ou le port de masques respiratoires et de vêtements de protection peuvent aider à réduire les nuisances.
Les opérations de battage et de traitement peuvent générer des sous-produits (balles, cosses, etc.) restant comme déchets. Compte tenu des quantités produites au niveau de l'exploitation agricole, ces déchets ne constituent toutefois pas une charge sérieuse pour l'environnement, étant donné qu'il est généralement possible de les utiliser dans l'exploitation même.
La récolte de plantes signifie toujours une exportation d'éléments nutritifs du site de la culture. Il faut donc s'efforcer de restituer au sol au moins les sous-produits des récoltes, soit directement, soit après leur utilisation à d'autres fins (p. ex. comme fourrages) ou encore après compostage.
Les mesures techniques de conservation et de stockage des denrées récoltées au niveau de l'exploitation agricole n'ont, la plupart du temps, aucune incidence sur l'environnement, dans la mesure où elles n'impliquent pas l'emploi de produits chimiques. Cependant, les besoins en énergie nécessaires au séchage des produits récoltés peuvent conduire, dans certains cas, à une surexploitation des zones forestières avoisinantes. Les mesures à adopter pour remédier à une telle situation sont celles qui permettent d'économiser l'énergie (équipements consommant moins de combustibles).
2.3.4 Elévation et distribution de l'eau
Pour compléter les remarques faites à ce sujet dans le dossier consacré à l'irrigation, l'attention sera portée ici sur quelques interactions et recoupements importants entre ces deux domaines:
Le système choisi pour assurer le transport et la distribution de l'eau (méthode gravitaire par des canaux ouverts, méthode sous pression par tuyaux ou conduites flexibles) influe fortement sur les procédés de mécanisation:
- les canaux déterminent la superficie des champs, des ponts doivent être construits pour permettre au machines de traverser les canaux,
- les petits barrages et fossés aménagés dans les champs sont endommagés au passage des véhicules,
- les tuyaux doivent être enlevés avant le labourage d'un champ ou pour une application urgente de pesticides.
2.4 Technologie de la production animale
La forme traditionnelle de production animale était et reste l'élevage au pâturage. Les moyens techniques mis en oeuvre à ce niveau se limitent à des dispositifs de sécurité (enclos, etc.). Ceci vaut également pour l'élevage du petit bétail (p. ex. volaille, lapins, abeilles). C'est avec l'intensification de la production animale par la stabulation qu'ont augmenté les besoins en équipements et moyens techniques. Dans les pays industrialisés qui pratiquent l'élevage intensif, en particulier en Europe, l'emploi de moyens techniques dans la production animale occupe une place aussi importante que dans la production végétale.
Dans des étables mal aérées, la chaleur, la poussière et les gaz, en particulier l'ammoniac, peuvent nuire à l'homme et aux animaux.
Pendant le stockage et l'épandage des excréments des animaux, des quantités considérables d'ammoniac peuvent se dégager dans l'atmosphère. Dans les zones d'élevage intensif des pays industrialisés, l'ammoniac est l'une des principales causes du dépérissement des forêts. Un moyen efficace pour y remédier est l'enfouissement immédiat du fumier solide ou liquide dans le sol.
Le stockage et l'épandage incorrects des excréments des animaux peuvent conduire à une fertilisation excessive (eutrophisation) des eaux superficielles et souterraines.
Les mesures de protection doivent commencer tout d'abord par la sensibilisation des groupes concernés. C'est ensuite seulement que les méthodes techniques peuvent contribuer à réduire les pollutions et nuisances: les déjections des animaux doivent être considérées comme des engrais de valeur et être traitées comme tels et non pas comme des déchets! Une bonne répartition de ces engrais sur les surfaces agricoles, c'est-à-dire en fonction des besoins des plantes en éléments nutritifs, est tout aussi importante. C'est seulement dans ces conditions qu'il est possible de développer des méthodes de production animale intensive ménageant durablement l'environnement.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
Parmi les effets négatifs de l'exploitation du sol- renforcés par l'utilisation de moyens mécaniques, c'est l'érosion qui, à l'échelle mondiale, apparaît la plus importante. Il existe un grand nombre de méthodes pour lutter contre l'érosion (techniques bioculturales telles que le paillage, l'aménagement de terrasses antiérosives, la plantation de brise-vent). Les normes utilisés pour évaluer l'action de l'érosion se limitent cependant essentiellement aux critères servant à mesurer et estimer les pertes de terreversants où les barrages peuvent être sérieusement menacés par les dépôts . Dans les bassins de sédiments, il existe parfois des et des réglementations régissant l'exploitation des sols. interdictions
Dans les pays industrialisés, les fabricants de tracteurs et de machines agricoles doivent respecter des prescriptions en rapport avec la protection de l'environnement. Celles-ci peuvent être très différentes d'un pays à l'autre, p. ex.
- normes et directives relatives à la construction et à la solidité des machines,
- dispositifs de protection contre les accidents, commandes de sécurité et autres, en particulier pour les véhicules et machines à moteur,
- équipements spéciaux lorsque les véhicules circulent sur les voies publiques (danger pour les usagers de la route),
- valeurs limites des émissions (gaz d'échappement, bruit).
Des organismes publics nationaux, p. ex. des stations d'essai de machines agricoles, soumettent les différentes catégories de machines à des examens de type, obligatoires pour les fabricants. Le respect des prescriptions techniques est assez facile à surveiller à ce niveau.
Il est par contre nettement plus difficile d'assurer l'application des prescriptions par les usagers: les dispositifs de protection sont enlevés, les vêtements de protection et les masques ne sont pas portés, les valeurs limites d'émission, les vitesses maximums, etc. sont dépassées.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Il existe des relations étroites entre le machinisme agricole et les domaines d'intervention suivants:
- Production végétale: le machinisme agricole intervient dans presque tous les domaines;
- Protection des végétaux: procédés mécaniques, techniques d'application;
- Production animale: traction animale; élevage intensif (encore faible dans les pays en développement, déjà très répandu dans les pays industrialisés), technologies employées dans la production animale;
- Irrigation: en particulier captage, élévation et distribution de l'eau, procédés d'irrigation par gravité et sous pression (irrigation par aspersion, irrigation goutte à goutte);
- Agro-industrie: traitement préliminaire (des "produits de grandes surfaces" tels que céréales, plantes sucrières; utilisation des résidus;
- Hydraulique rurale: interactions avec la taille des parcelles;
- Energies renouvelables (provenant de la biomasse);
- Constructions mécaniques, ateliers et chantiers navals;
- La meunerie.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
La base de la production agricole est constituée par la production végétale à laquelle est associée la production animale. L'homme se sert de moyens techniques pour alléger et rendre plus productives ses activités dans les systèmes de production. Le machinisme agricole est une partie intégrante de ces systèmes et son impact sur l'environnement ne peut être considéré séparément des productions végétale et animale. Les moyens mécaniques sont utilisés le plus souvent pour le travail du sol et le transport et leurs effets s'exercent avant tout sur le sol, les plantes et les hommes.
Parmi les effets négatifs causés par l'exploitation du sol, c'est l'érosion qui atteint la plus grande ampleur à l'échelle mondiale. Toutes les autres incidences écologiques du machinisme agricole restent limitées à l'échelle locale ou du moins régionale.
Le stockage et l'épandage incorrects de pesticides, d'engrais minéraux et d'excréments d'animaux peuvent conduire à une contamination et/ou à une fumure excessive (eutrophisation) des eaux superficielles et des nappes d'eau souterraines.
Les efforts de mécanisation sont entrepris la plupart du temps pour des raisons d'économie du travail. Le maniement, l'entretien et la gestion des machines et appareils exigent de grandes compétences de la part de la main-d'oeuvre si l'on veut éviter les conséquences néfastes pouvant découler de leur emploi. C'est pourquoi, dans beaucoup de pays, les responsabilités dans ces domaines sont de plus en plus concentrées entre les mains des hommes.
L'intensification de l'agriculture, favorisée par le machinisme agricole, peut entraîner une modification de la composition des espèces de la flore et de la faune et une diminution de la biodiversité au niveau régional.
Les mesures de protection de l'environnement consistent en particulier à
- donner une formation et offrir un encadrement intensifs aux utilisateurs et utilisatrices et
- développer et appliquer des systèmes de production agricole mécanisables, tenant compte à la fois des impératifs économiques (travail) et écologiques.
6. Bibliographie
Krause, R., F. Lorenz et W.B. Hoogmoed: Soil tillage in the tropics and subtropics. Série Schriftenreihe der GTZ No. 150, Eschborn 1984, p. 320
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Exemples de prescriptions et normes nationales:
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Berufsgenossenschaften (Caisses mutuelles d'assurance-accident): Prescriptions relatives à la prévention des accidents publiées par les caisses mutuelles agricoles et professionnelles d'assurance-accident.
DIN: Normes et dispositions réglementaires de construction et de dimensionnement.
STVZO: Prescriptions relatives à l'homologation des véhicules routiers
TA Lärm (Instructions techniques pour la protection contre le bruit "TA-Lärm") 1968/1974.
TA Luft (Instructions techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft"). Première disposition administrative relative à la loi fédérale de protection contre les immissions du 27.02.1986.
34. Irrigation
1. Présentation du domaine d'intervention
L'irrigation et le drainage sont des techniques jouant un rôle de plus en plus important dans l'agriculture, aussi bien dans les régions tempérées que dans les zones arides. Les cultures pluviales elles aussi sont arrosées ou transformées en périmètres d'irrigation, ceci permettant d'accroître les rendements et de soustraire les cultures aux aléas climatiques. Dans certaines régions, comme les zones désertiques ou les steppes d'Egypte, d'Inde ou du Mexique, l'irrigation a permis la mise en valeur agricole de terres, sinon incultivables.
L'introduction et l'amélioration des techniques d'irrigation en tant que moyen d'augmenter la production sur des surfaces tendant à se réduire, est une nécessité imposée non seulement par les contraintes du marché et la monétarisation progressive des échanges ruraux, mais avant tout par le rythme effréné de l'accroissement de la population. Face à cette poussée démographique, la mobilisation des ressources en eau revêt une importance accrue et les quantités absolues requises augmentent considérablement.
Si, en maints endroits, les ressources en eau sont bien souvent totalement inutilisées, ou du moins ne sont que faiblement exploitées, la mise en place de réseaux d'approvisionnement en eau a, ailleurs, entraîné des dégradations écologiques massives, avec des dégâts généralement irréversibles.
A l'instar des réseaux d'approvisionnement en eau de boisson et en eau industrielle, en aval desquels il faut prévoir une évacuation des eaux usées (cf. dossiers "Assainissement" et "Adduction et distribution d'eau en milieu urbain"), l'irrigation devrait s'accompagner d'un système de drainage. Dans bien des cas, la configuration du terrain résout le problème par voie naturelle. Mais il s'avère aussi fréquemment nécessaire de prévoir des moyens de drainage dès la planification des systèmes d'adduction.
Si après l'aménagement d'un système d'irrigation permanent, on tarde à mettre en oeuvre des programmes de drainage, il peut en résulter des dégâts irréversibles, notamment en cas de salinisation du sol, et une élévation du niveau de la nappe phréatique. Même dans le cas de projets d'irrigation d'envergure limitée, on a pu observer ces problèmes de salinisation (= perturbation de l'équilibre biologique du sol) dans de nombreux pays lorsque les systèmes de drainage faisaient défaut. Pour éviter une dégradation à long terme des sols, 10% à 20% des apports d'eau d'irrigation - selon le type de sol - devront être évacués à nouveau par drainage.
Considérant les besoins croissants en eau d'irrigation et les frais qui se rattachent au captage et à l'adduction d'eau, le danger réside dans la tentation d'étaler dans le temps les mesures de drainage ou à réduire le plus possible la dimension des aménagements. De la même façon, on a pu constater que les systèmes d'alimentation permettant d'économiser l'eau, plus onéreux, sont par trop vite écartés au profit de solutions rudimentaires ou de systèmes à canaux ouverts non consolidés. Jusqu'ici, les solutions "adaptées", caractérisées à la fois par un prix abordable et une bonne efficacité (préservation des ressources) ne sont pas encore suffisamment répandues.
L'irrigation englobe les ouvrages et travaux suivants:
- Mobilisation des ressources en eau par accumulation dans de petits réservoirs, captage en rivière ou dans les nappes phréatiques;
- Adduction et distribution de l'eau d'irrigation par canaux ouverts et conduites;
- Distribution de l'eau d'irrigation par submersion, par bassins, à la planche, par rigoles et rases, par aspersion, au goutte-à-goutte et par conduites souterraines;
- Assainissement et drainage par des systèmes ouverts et fermés.
Ce dossier d'environnement ne traite que des petits et moyens projets d'irrigation, faisant systématiquement abstraction de grands barrages ou de l'irrigation à grande échelle avec intervention dans tout un bassin fluvial.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
Face aux ressources en eau limitées d'une part et à l'augmentation constante de la consommation d'autre part, et compte tenu des systèmes d'irrigation et de drainage souvent mal adaptés, il est essentiel pour ce domaine d'intervention
- de bien surveiller la mobilisation des ressources en eau, puisque les projets liés à une exploitation intensive de ressources naturelles présentent d'une façon générale de gros risques pour l'environnement,
- de rechercher le bon équilibre entre irrigation et drainage,
- de vérifier si les technologies à mettre en oeuvre sont en rapport avec les moyens financiers du pays et sont adaptées à la situation locale (par ex. savoir-faire technique disponible) pour pouvoir limiter ou écarter totalement les risques potentiels pour l'environnement.
2.1 Impact sur les éléments de l'environnement naturel
2.1.1 Mobilisation, adduction et distribution de l'eau
Certaines des activités relatives à l'irrigation peuvent influencer simultanément tous les éléments de l'environnement: sol, eau, air/climat, espèces animales et végétales, biotope/paysage. En ce qui concerne le sol, les effets sont de nature variée. Les diguettes délimitant de petits réservoirs et les canaux servant à acheminer l'eau peuvent engendrer des risques d'érosion. Tous les travaux d'aménagement modifient (détruisent) le terrain et l'irrigation elle-même amène une nouvelle dynamique du sol. Les phénomènes d'érosion peuvent être combattus par la fixation des diguettes par ex. en les plantant d'espèces à système radiculaire dense.
Pour ce qui est de l'eau, l'impact de mesures d'irrigation peut revêtir divers aspects. Si les petits réservoirs permettent d'exploiter les eaux de surface, ils sont susceptibles - selon le sous-sol en présence - d'entraîner une pollution des eaux souterraines. Même dans le cas de réservoirs de taille très limitée, il faut s'attendre à une incidence sur la qualité des eaux de surface et l'équilibre en éléments nutritifs (notamment par échauffement et eutrophisation). On notera comme autre effet que les barrages d'accumulation peuvent causer une réduction de débit sur le cours inférieur de la rivière concernée. Néanmoins, en cas de fortes variations saisonnières des précipitations, ce sera plutôt l'inverse qui se produira. Dans le cas de prises en rivière, ce sont les eaux de surface qui diminuent en quantité; dans le cas du captage dans les nappes phréatiques, ce sont les réserves souterraines. En ce qui concerne les nappes phréatiques, les quantités d'eau soutirées dépendent entre autres de la technique de prélèvement. Plus le captage est facile (c'est-à-dire le prix de revient avantageux), plus on sera tenté de gaspiller ces ressources naturelles.
L'impact des prélèvements dans les nappes phréatiques est principalement d'ordre quantitatif. On pourra même en dire autant dans le cas de petits projets ou de micro-réalisations (par ex. dans le cas de cultures pratiquées essentiellement sur des formations géologiques avec des réservoirs de taille limitée ou dans les systèmes formés par les oueds en bordure du Sahara). Sauf rares cas exceptionnels justifiant de telles pratiques, on s'abstiendra d'exploiter les nappes souterraines fossiles sans alimentation naturelle.
Les points de prélèvement ouverts et/ou l'introduction dans l'eau de matières fécales et d'huiles comportent le risque d'une pollution ou d'une contamination de la nappe phréatique.
Les petits réservoirs peuvent influencer le microclimat et ont des répercussions sur la faune et la flore. Pour ce qui est de l'incidence des réservoirs sur les espèces animales et végétales, les effets sont souvent difficiles à cerner. D'une part, certains animaux et végétaux peuvent disparaître, être détruits ou contraints de s'établir ailleurs, d'autre part le nouveau milieu aquatique et ses abords vont favoriser le développement d'autres espèces. On peut opposer à la régression (négligeable) en nombre des biotopes secs le développement de biotopes aquatiques. En ce qui concerne les biotopes humides, l'évolution peut se faire dans un sens comme dans l'autre, avec notamment une tendance à l'accroissement en bordure de la retenue et, compte tenu de la diminution de débit, au recul sur le cours inférieur. La propagation ou la régression de telle ou telle espèce peut avoir pour l'homme et pour la nature des effets aussi bien positifs que négatifs. On tiendra compte également de l'influence des variations du niveau des eaux dans le réservoir. On peut par ailleurs admettre que les petits réservoirs agrémentent le paysage.
Les systèmes d'adduction et de distribution d'eau ouverts occasionnent des pertes par évaporation et influencent (légèrement) le microclimat. Dans le cas des canaux en terre, il peut y avoir (comme pour les petits réservoirs) des répercussions sur la faune et la flore, néanmoins difficiles à établir avec précision. Selon l'environnement rencontré, les systèmes d'adduction et de distribution ouverts peuvent contribuer à la diversité du paysage ou au contraire nuire à cette diversité.
Quant aux systèmes fermés - dans la mesure où ils sont enterrés - leur impact sur l'environnement naturel devrait s'avérer très limité.
2.1.2 Apport d'eau et drainage
Selon la méthode employée, les effets de l'apport d'eau sur le sol peuvent être plus ou moins prononcés. Il faut s'attendre également à des répercussions sur les ressources hydriques, la flore et la faune ainsi que sur le microclimat. Le principal problème de bien des techniques d'irrigation - en particulier dans les cas d'une mauvaise gestion et en l'absence de drainage - est la salinisation des sols. Schématiquement, cette salinisation se présente sous la forme d'un déséquilibre minéral extrême (excédent de sel) et d'une altération de la structure du sol (envasement, encroûtement, compactage).
Dans certains cas, les méthodes d'irrigation traditionnelles qui ne permettent pas un dosage précis de l'eau peuvent s'avérer problématiques (par ex. irrigation par submersion, bassins, à la planche, par sillons). Ici, les processus d'érosion ne sont pas improbables. Si elle n'est pas pratiquée selon les règles de l'art, l'irrigation par aspersion et, plus fréquemment encore, l'irrigation au goutte-à-goutte, provoque une salinisation des sols.
Mais il convient également d'attirer l'attention sur les cas où des techniques traditionnelles ont fait l'objet d'une modernisation inadaptée. Par exemple, des tuyauteries et des méthodes d'arrosage parfaitement adéquates au départ, peuvent entraîner des phénomènes d'érosion et de lessivage si l'eau est amenée par des pompes à moteur. Dans bien des cas, l'ensemble du système demande à être révisé, ce qui requiert d'importants investissements.
Tous les systèmes d'irrigation peuvent en principe avoir des répercussions sur la microflore et la microfaune du sol. Mais pour peu que les procédés mis en place soient adaptés aux conditions locales et que les ressources en eau soient bien gérées, l'irrigation peut en fait jouer en faveur de l'équilibre biologique du sol et du développement de la microflore et de la microfaune.
Le drainage permet de prévenir en grande partie le problème de la salinisation. Il contribue ainsi à l'équilibre du sol en éléments nutritifs et à la stabilisation de sa structure. On notera également que certaines techniques d'épandage peuvent contribuer à une désalinisation partielle des terres.
Les fossés de drainage réalisés sous la forme de canaux en terre comportent des risques d'érosion. Sur le plan hydrologique, on peut s'attendre à deux effets: d'une part à une perte en eaux de surface en raison de l'évaporation qui accompagne l'irrigation traditionnelle et l'aspersion, de même que les canaux de drainage ouverts, d'autre part à un enrichissement des nappes phréatiques dans le cas des méthodes d'irrigation traditionnelles et des canaux de drainage en terre. Si les apports d'eau sont excessifs, le niveau de la nappe phréatique peut monter au point de nuire aux cultures.
Dans les régions pauvres en eau, où l'infiltration constitue une forme de gaspillage et peut être à l'origine d'une surexploitation des ressources, la consolidation ou le revêtement des canaux devrait constituer une mesure de précaution prioritaire. En effet, si dans les zones désertiques par ex. les pertes par évaporation se limitent à 1 - 2%, celles dues à l'infiltration peuvent en revanche atteindre 85% lorsque les canaux aménagés sur des terrains sableux ne sont pas consolidés ou revêtus. Les pratiques d'irrigation traditionnelles, l'aspersion et les systèmes de drainage ouverts peuvent avoir des répercussions sur le microclimat . Selon les conditions locales, les effets peuvent être favorables (oasis par ex.) ou défavorables.
Quel que soit le système d'arrosage retenu, il faut s'attendre à des répercussions sur la flore. D'une manière générale, l'équilibre naturel des espèces va se trouver perturbé; le nombre des différentes espèces peut aussi bien augmenter que diminuer.
Dans le cas des petits périmètres d'irrigation dont il est question ici, la faune dont l'habitat coïncide avec les aménagements dispose de suffisamment de réserves d'espace. Ni l'importance des populations, ni la diversité des espèces ne se trouveront modifiés à long terme. Ici, l'impact sur la faune locale sera plutôt dû à l'extension des surfaces cultivées, de même qu'aux cultures pratiquées et aux façons culturales (cf. Dossier sur la production végétale).
Quant aux fossés-drains superficiels ouverts, ils sont susceptibles d'influencer à la fois la flore et la faune, bien qu'il soit difficile de définir ces effets avec précision - comme nous l'avons vu pour l'adduction et les petits réservoirs. Ceci s'applique de façon analogue aux répercussions des systèmes de drainage sur la diversité du paysage.
2.2 Effets de l'irrigation dans son ensemble (captage de l'eau, adduction, répartition, épandage ainsi que drainage) sur le contexte socio-économique
2.2.1 Energie, technicité, charge de travail et revenus
Il n'est guère aisé de se prononcer sur l'influence de projets d'irrigation sur l'environnement socio-économique. Au delà des remarques d'ordre général que nous présentons ci-après, il sera donc indispensable d'examiner chaque projet en fonction de son contexte spécifique.
En règle générale, les solutions d'un haut niveau technique requièrent non seulement plus de capitaux, mais se traduisent éventuellement aussi par une forte consommation d'énergie. A ce propos, il convient d'attirer l'attention sur la possibilité de mettre les petits réservoirs et les canaux d'amenée d'eau à contribution pour produire de l'énergie ou de faire appel à d'autres énergies renouvelables. La consommation d'énergie extérieure peut en effet être réduite si l'on exploite par ex. l'énergie hydraulique lors du captage des eaux en rivière (roues hydrauliques avec hauteurs d'élévation pouvant aller de 0,5 jusqu'à plus de 20 m).
Il semblerait que le problème clé de l'exploitation de périmètres d'irrigation basés sur des technologies modernes réside en général dans l'ampleur des mesures de formation requises. L'introduction de systèmes d'irrigation s'accompagne fréquemment d'une intensification de la production agricole et d'une technologie plus poussée, qui ne sont pas toujours facilement acceptées. Il faut donc intensifier la vulgarisation et tout mettre en oeuvre pour motiver les intéressés.
Dans les sociétés où les femmes accomplissent des travaux agricoles, soit en tant que main-d'oeuvre salariée, soit pour leur propre compte, celles-ci n'ont souvent pas voix au chapitre et sont tenues à l'écart de tout ce qui touche à la vulgarisation et au perfectionnement. C'est là un aspect qui acquiert une grande importance lorsqu'il est prévu de remplacer les technologies traditionnelles par des techniques plus modernes.
La mise en place et l'exploitation de systèmes d'irrigation signifient pour les intéressés un surplus considérable de travail (surtout dans le cas de procédés à haute intensité de main d'oeuvre). Or, dans certaines sociétés, cette charge de travail supplémentaire sera assumée avant tout par les femmes. Par contre, la rémunération du travail - surtout dans le cas des projets à fort coefficient de capital - est particulièrement intéressante. Les disparités sociales peuvent s'accentuer.
Il n'est pas rare que les femmes se trouvent matériellement désavantagées par l'installation de systèmes d'irrigation. En effet, ce sont souvent les hommes que l'on enregistrera comme propriétaires des terres transformées en périmètres d'irrigation, ou encore ceux-ci s'approprieront tout bonnement ces terres qui ont alors acquis une valeur bien supérieure à celles consacrées aux cultures pluviales.
L'insuffisance fréquente des calculs prévisionnels établis au stade de la planification pour les frais d'exploitation, les coûts afférant à l'entretien, aux opérations de contrôle et à la remise en état des systèmes d'irrigation ou les modifications susceptibles d'intervenir dans la politique de soutien gouvernementale (restrictions au niveau des mesures de vulgarisation, des subventions en matériel et même en eau), mais difficiles à prévoir, peuvent avoir de graves conséquences économiques pour les paysans. Il faudrait vérifier si les concepts technologiques et le dimensionnement des systèmes sont de nature à permettre une exploitation rentable par les paysans même si les conditions d'ensemble viennent à changer.
On admet généralement que l'irrigation permet d'augmenter les rendements et la sécurité des revenus. Au passif des projets d'irrigation, il faut toutefois noter la rémunération temporaire des travaux liés à la mise en place des systèmes et la forte variation de l'ampleur des travaux saisonniers. Pour les femmes qui participent à ces tâches saisonnières, cela peut représenter une charge de travail supplémentaire, effectuée au détriment d'autres tâches (cultures vivrières par ex.).
Souvent, il y aura des changements dans la répartition des revenus (pas seulement entre hommes et femmes). Les procédés demandant d'importants capitaux peuvent marginaliser les agriculteurs aux moyens modestes et aggraver les écarts existants déjà. Lorsque l'aménagement des périmètres d'irrigation est réalisé sur la base de crédits, les femmes n'y auront bien souvent pas accès. On observe d'une façon générale que plus le niveau technique (et les coûts) d'un système d'irrigation est élevé, plus le système va accentuer les différences sociales. Il faudrait parvenir à une meilleure répartition des titres de propriété ou alors instaurer des seuils limites quant aux terres pouvant être attribuées à une même personne dans le cadre de nouveaux aménagements.
Dans chaque cas particulier, il faudra tenir compte des droits d'exploitation traditionnels des femmes, en les inscrivant par ex. au cadastre comme propriétaires au même titre que les hommes.
2.2.2 Santé
Nombreuses sont les activités qui comportent des risques pour la santé. Les principales sources de danger sont les maladies d'origine hydrique, principalement la bilharziose (schistosomiase) et l'onchocercose, dont les foyers peuvent se situer en différents points du système d'irrigation. La bilharziose en particulier, en raison de sa forme de transmission (excréments humains), peut surgir dans des régions où l'irrigation vient d'être introduite. De même, les cultures irriguées sont susceptibles de favoriser la propagation de l'ankylostome duodénal (Ankylostoma duodenale) et de l'ascaride (Ascaris lumbricoides).
Le problème de la diffusion de la malaria (paludisme) observée dans le cadre de projets d'irrigation de grande envergure peut également toucher des projets plus limités avec des petits réservoirs et canaux d'amenée ouverts. Les affections rhumatismales et les risques d'accident méritent également d'être cités. Suivant la situation, les risques pour la santé peuvent résulter de ce que les systèmes d'irrigation sont également employés pour l'approvisionnement en eau potable (cf. dossier sur l'alimentation en eau des régions rurales). Le cas échéant, les campagnes d'information visant à une sensibilisation de la population devront tenir compte de la fonction prédominante des femmes, qui sont généralement responsables de l'approvisionnement en eau de boisson. Les mesures permettant de lutter efficacement contre les vecteurs de la maladie (produits chimiques) soulèvent de nouveaux problèmes, puisqu'elles comportent elles-mêmes des risques pour l'environnement.
2.2.3 Subsistance, logement et détente
En règle générale, les familles peuvent tirer une grande partie de leur subsistance de leurs propres récoltes ou de la rémunération en nature de leurs travaux agricoles, à condition que les sols ne soient pas consacrés exclusivement à des cultures non vivrières, ce à quoi il convient de veiller au stade de la planification des cultures (cf. dossier production végétale). Dans les zones arides, l'irrigation permet généralement d'accroître l'éventail des cultures vivrières pratiquées.
L'irrigation peut s'avérer problématique dans les zones où les habitations sont réalisées en briques en terre, en banco, en pisé, en briques séchées à l'air ou en matériaux d'origine végétale, de tels ouvrages étant très vulnérables à l'eau. Pour les protéger des remontées d'humidité, les maisons construites dans les zones d'irrigation peuvent être dotées de fondations en pierre.
Loisirs et détente sont affectés dans la mesure où l'irrigation entraîne une augmentation sensible de la charge de travail pour les propriétaires et leur famille, notamment dans les régions qui étaient auparavant consacrées exclusivement aux cultures pluviales. Le surplus de travail doit fréquemment être assumé par les femmes et les enfants. Dans les cas extrêmes, cela peut signifier pour les enfants la fréquentation irrégulière de l'école et pour les femmes le renoncement à d'autres activités importantes.
L'aménagement de systèmes d'irrigation ne devrait pas nuire inutilement à l'esthétique du paysage et aux voies de communication. On épargnera à la population d'avoir à faire d'importants détours suite à des transformations telles que la pose de conduites à l'air libre sur des supports ou sur/dans des digues et l'aménagement de larges canaux ouverts. Il faudrait prévoir un nombre suffisant de passages (par ex. passages souterrains, ponts), convenant également au bétail.
2.2.4 Formation et rapports sociaux
Bon nombre d'activités offrent l'occasion d'acquérir une formation "sur le tas", à condition toutefois de disposer déjà d'une bonne qualification initiale.
Pour les tâches se prêtant à une organisation et à une réalisation en commun, on peut espérer qu'elles amèneront un renforcement de la participation et de la cohésion sociale. Mais si l'irrigation se conçoit en principe comme une activité à vocation communautaire, les effets qu'elle produit ne vont pas toujours dans le sens d'un renforcement de l'organisation sociale. Dans de nombreuses régions, les cultures irriguées sont souvent l'occasion d'instaurer la propriété privée. L'entraide entre voisins fait peu à peu place au travail salarié.
Les femmes sont particulièrement touchées par la régression des tâches communes telles que le puisage de l'eau, la lessive et éventuellement les travaux des champs, ces tâches fournissant, notamment dans les pays islamiques, une occasion de communiquer que les usages sociaux interdiraient de remplacer par ailleurs.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'appréciation des effets sur l'environnement
En Allemagne, il existe des directives générales concernant la gestion des ressources en eau. Hormis les prescriptions techniques applicables aux ouvrages de génie hydraulique, les normes font toutefois défaut pour ce qui est des interventions relevant du domaine de l'irrigation. Les aspects suivants pourraient faire l'objet d'une normalisation:
- limites de tolérance pour la variation du niveau de la nappe phréatique due au captage (baisse), à l'infiltration (élévation) et au drainage (baisse),
- réduction du débit des cours d'eau en cas de captage en rivière,
- limitation du prélèvement d'eaux superficielles par définition de seuils minimum pour le débit, la profondeur etc. de cours d'eau et lacs, afin de ne pas nuire aux organismes aquatiques et/ou de les détruire,
- qualité de l'eau d'irrigation pour empêcher par exemple la salinisation des sols,
- degré de salinisation des eaux courantes recevant les eaux de drainage, etc.
Autres suggestions pour des prescriptions concernant le bilan hydrique:
- limitation du prélèvement dans les nappes phréatiques, qui ne devrait pas dépasser le taux de renouvellement à moyen terme (souvent difficile à déterminer),
- autorisation du captage dans des nappes fossiles uniquement dans des situations exceptionnelles d'extrême urgence,
- dans le cadre du captage des eaux, définition de l'étiage comme stade critique pour la qualité des eaux, etc.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Pour pouvoir apprécier les effets produits par les cultures irriguées, on devra consulter le dossier "Production végétale" fournissant des informations complémentaires sur le sujet.
Par ailleurs, les différents travaux d'irrigation présentent des recoupements avec d'autres sous-secteurs du domaine agricole, notamment
- la protection des végétaux, dans la mesure où il faut veiller à ce que l'eau d'irrigation et de drainage soit exempte de polluants, en particulier lorsqu'elle retourne dans des cours d'eau ou dans la nappe phréatique,
- la production animale et
- la pêche et l'aquaculture,
- le machinisme agricole, par ex. en ce qui concerne l'épandage de substances organiques et d'engrais minéraux et ses éventuels effets de pollution des eaux.
L'irrigation peut soulever des problèmes au niveau des différentes utilisations possibles de l'eau dans le cadre de la préservation des ressources. Les prélèvements d'eau dans les nappes captives et/ou fossiles font surgir la question de l'exploitation abusive de ces ressources. Dans le sous-secteur "Assainissement - eaux usées et eaux de pluie", d'autres aspects, notamment en ce qui concerne la santé, peuvent être une source de conflits d'objectifs.
Dans certains cas, les activités d'irrigation rejoignent également les domaines de projets suivants:
- L'hydraulique lourde, avec les grands barrages et les déversoirs
- L'hydraulique rurale, en particulier pour les déversoirs (prélèvement d'eau d'irrigation), les canaux suivant les courbes de niveau et les diguettes délimitant les réservoirs.
- L'assainissement pour les travaux relatifs à l'évacuation des eaux usées par épandage sur des surfaces agricoles ou par rejet dans le milieu récepteur (eaux superficielles).
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
La planification et la réalisation de systèmes d'irrigation dans le respect des impératifs de l'environnement (et du contexte social) sont possibles pratiquement à n'importe quel niveau technique, à condition de prendre les mesures écologiques, technologiques, économiques et sociales adéquates. Il est particulièrement important de ne pas perdre ceci de vue au stade de l'instruction du projet, car les mesures nécessaires sont souvent réduites au strict minimum du fait du budget limité et d'autres contraintes. Pour assurer le succès d'un projet d'irrigation, on pensera également à examiner si les exploitants concernés sont en mesure d'assurer le bon fonctionnement et l'entretien des systèmes mis en place. Si les projets d'un haut niveau technologique s'accordent en principe très bien avec les critères écologiques, les problèmes surgissent généralement dans le domaine socio-économique.
Les projets d'irrigation examinés ici étant de faible envergure, on peut s'attendre à des effets plus limités que dans le cas de mesures liées à d'importants travaux de génie hydraulique ou faisant appel à un captage massif dans les nappes souterraines. Là où, comme cela est souvent le cas, différentes possibilités techniques menant toutes au même résultat sont envisageables, on optera pour celle qui permet de mieux respecter l'environnement. Il est à noter que les techniques d'irrigation traditionnelles peuvent très bien être adaptées à l'environnement naturel, et que les problèmes écologiques sont plutôt causés par des systèmes hybrides où techniques traditionnelles et modernes sont difficilement conciliables. On peut toutefois parvenir à trouver des solutions associant harmonieusement les éléments traditionnels et modernes sans nuire à l'environnement, naturel et socioculturel.
6. Bibliographie
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Secteur minier et énergie
35. Reconnaissance, prospection et exploration des ressources géologiquesé
1. Présentation du domaine d'intervention
Le présent dossier décrit les effets produits sur l'environnement par les travaux de reconnaissance, de prospection et d'exploration de ressources géologiques ainsi que les mesures de prévention envisageables.
Les matières premières minérales et les nappes phréatiques constituent les ressources géologiques essentielles du globe. Les sols seront ici considérés uniquement sous l'aspect des travaux de reconnaissance. Reconnaissance, prospection et exploration forment les différentes étapes de travail préalables à l'exploitation de ressources géologiques. Ce dossier ne prend pas en compte l'impact sur l'environnement de l'extraction, de la préparation mécanique, du traitement et de la distribution. Il fait également abstraction de toutes les activités se rapportant aux champs de pétrole et de gaz. Ces questions et celles relevant des secteurs annexes sont traitées dans des dossiers distincts.
La reconnaissance géologique de surface, inventaire et cartographie des ressources compris, a pour but de fournir des aperçus régionaux et de localiser et délimiter les zones prometteuses pour l'exploitation de matières premières minérales et/ou de faire ressortir des particularités pétrographiques.
La prospection (reconnaissance indirecte du sous-sol) se définit comme un travail de localisation de zones d'espoir et d'aires d'exploitation (sol). Les travaux sur le terrain se fondent sur des méthodes d'analyse géologiques, géophysiques et géochimiques.
L'exploration (reconnaissance directe du sous-sol) finalement est l'examen détaillé des zones d'espoir qui ont été localisées. Si l'on applique ici les mêmes méthodes que pour la prospection, l'exploration nécessite toutefois des interventions influençant directement l'environnement.
La reconnaissance, la prospection et l'exploration peuvent donner lieu à divers types de projet; l'impact de tels projets sur l'environnement dépend en premier lieu des activités spécifiques d'un projet donné.
Pour la reconnaissance, la prospection et l'exploration, on a recours à des méthodes géophysiques indirectes et directes. D'une manière générale, on peut dire que les méthodes indirectes fournissent des résultats moins précis, mais permettent de couvrir des surfaces relativement étendues pour des coûts spécifiques moindres. L'approfondissement des données recueillies se fait sur la base de méthodes directes plus précises, mais bien plus onéreuses, appliquées de préférence aux zones prometteuses déjà localisées ou après identification de gisements ou d'anomalies de terrain. Pour les matières premières minérales par ex., on a recours aux méthodes d'analyse suivantes, dans l'ordre croissant de leur précision:
- Interprétation d'images satellitaires
- Interprétation de vues aériennes
- Interprétation de cartes géoscientifiques thématiques
- Exploitation d'examens géophysiques
- Examens de sondages à l'aide de procédés géochimiques et géophysiques, analyse d'échantillons prélevés.
- Examen de gisements potentiels par galeries
- Essais de préparation mécanique
En ce qui concerne les eaux souterraines, les examens portent sur les besoins en eau, la gestion des quantités à prélever, la qualité de l'eau et la protection des nappes ainsi que les répercussions écologiques d'un éventuel prélèvement (pour plus de détails voir point 4). L'appréciation portera notamment sur l'intérêt et la susceptibilité des écosystèmes rencontrés, la charge polluante pouvant être supportée par les milieux récepteurs et leur capacité, les effets des travaux de voirie nécessaires ainsi que les répercussions sociales, socio-culturelles et écologiques des effets de colonisation probables (pour plus de détails voir point 4).
Sur la base des travaux de cartographie, le sous-secteur des "sols" comprend l'évaluation et l'appréciation des sols et de leur vocation. Par ailleurs, il s'agira de dégager des mesures de protection des sols contre l'érosion, la salinisation, les engrais et produits phytosanitaires employés.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
L'impact sur l'environnement des opérations effectuées dans ce secteur est relativement limité et les mesures préventives ne requièrent en général pas de moyens trop importants. Les dégâts inévitables mais acceptables doivent faire l'objet de dédommagements matériels.
Les risques pour l'environnement liés à la reconnaissance, la prospection et l'exploration peuvent se manifester sous différentes formes. Au fur et à mesure que l'on progresse d'une de ces étapes à l'autre, l'importance des répercussions sur l'environnement va en s'accroissant. En ce qui concerne les deux premières, elles sont généralement faibles et de nature passagère. Quant aux travaux exploratoires, ils nécessitent des moyens assez substantiels et les frais occasionnés constituent dans ce cas un mécanisme régulateur limitant les excès.
Les mesures de protection auront essentiellement pour but de minimiser les incidences écologiques et d'empêcher une dégradation de l'environnement, tant dans l'espace que dans le temps. Il importe avant tout de prévenir les dégâts irréversibles. Les ressources géologiques étant liées à un site donné, le choix est très limité quant aux emplacements où effectuer les examens. Choisir les moments opportuns de l'année peut contribuer à limiter les répercussions sur l'environnement (par ex. en effectuant les travaux en dehors des périodes de végétation/couvaison).
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DEGATS ECOLOGIQUES POUVANT ETRE OCCASIONNES PAR LA RECONNAISSANCE, LA PROSPECTION ET L'EXPLORATION
Il est possible de limiter sensiblement ou même d'éviter d'éventuels dégâts, en appliquant les mesures suivantes :
- Ménager le site lors des travaux d'exploration en évitant par ex. l'emploi d'équipements lourds, d'ailleurs plus coûteux, et en prenant des mesures de protection des sols et de l'eau, de sécurité, de revégétalisation, etc.
- Sélection des emplacements d'intervention sur la base de considérations écologiques (y compris tranchées et voies d'accès, afin de minimiser les effets néfastes comme le morcellement). Ceci s'applique également aux sites où seront installés les camps et les équipements.
- Prévention des accidents (par ex. bassins de collecte des huiles et produits chimiques).
Les répercussions écologiques peuvent également être réduites si l'on applique comme principe général la recirculation et la récupération des substances et matériaux. Avant d'envisager une évacuation (réglementaire) des déchets, on examinera toutes les possibilités de recyclage. En fin de travaux, on s'efforcera de faire retrouver au site son état initial ou d'exclure au moins d'autres effets de longue durée sur l'environnement.
2.1 Accès au site
2.1.1 Routes
Il s'avère souvent nécessaire d'aménager des voies d'accès pour les véhicules, et de procéder pour cela à l'abattage d'arbres et à des travaux de terrassement. La portée des dégâts occasionnés par ces travaux annexes peut dépasser de loin celle des méthodes de reconnaissance, de prospection et d'exploration proprement dites. Le cas échéant, l'aménagement de l'accès aux lieux d'intervention a également des répercussions sociales, par ex. agitation au sein des populations et spéculations foncières. Pour éviter de voir s'amorcer un phénomène de colonisation intempestif à la suite de ces mesures d'aménagement, on pourra interdire les routes et les surveiller.
2.1.2 Tranchées
Les analyses géophysiques peuvent demander l'aménagement de petits sentiers de forêt, uniquement praticables à pied. Le cas échéant, il y a destruction de la végétation et les sols et les sous-sols sont alors exposés à des risques d'érosion.
Dans les régions tropicales et subtropicales, la végétation a généralement envahi à nouveau ces tranchées en l'espace de 1 ou 2 ans, de sorte que les dégâts ne persistent pas à long terme. Dans les régions semi-arides, en revanche, la végétation met bien plus de temps à reprendre ses droits. Sauf exception, les mesures de protection sont néanmoins superflues. A moins que cela paraisse souhaitable, on évitera de ménager l'accès à des zones jusqu'alors inaccessibles.
Dans les cas où l'équilibre naturel rencontré est particulièrement précaire (zones marginales, terrains en pente), il peut s'avérer nécessaire de limiter les opérations en tenant compte des particularités du site (limitation de la consommation de surfaces au strict minimum, réduction de l'abattage d'arbres). Si une partie des zones concernées était vouée jusque là à un usage agricole, on devra envisager, en accord avec les autorités compétentes, un dédommagement des personnes lésées.
2.2 Cartographie topographique et géographique
Seuls les travaux de cartographie intensifs, basés sur des expéditions sur le terrain, sont susceptibles d'avoir des effets néfastes sur la faune et la flore lorsqu'ils sont réalisés à grande échelle.
2.3 Camps et installations auxiliaires
Il est souvent nécessaire d'établir des camps fixes, comprenant logements, ateliers, laboratoires de terrain, entrepôts pour le matériel etc. Ceci se traduit par une consommation d'espace et s'accompagne d'un compactage des sols et de perturbations, voire de destructions, au sein de la flore et de la faune. On assurera en tout les cas l'évacuation correcte des déchets et eaux usées.
2.4 Géophysique
2.4.1 Méthodes aériennes
Dans le cas de survols (méthodes de mesure aériennes), le bruit occasionné notamment par les hélicoptères constitue une nuisance pour la faune des régions visées.
2.4.2 Sismique
Les effets produits sur l'environnement par les activités des équipes sismiques et plus précisément les vibrations dues aux tirs à l'explosif peuvent être minimisés par un bon bourrage des charges dans les trous préparés. Ces méthodes ne provoquent pas de dégâts irréversibles.
2.4.3. Autres méthodes géophysiques
Pour les méthodes d'examen géophysiques autres que la sismique, les mesures sont effectuées sur le sol ou à faible hauteur (env. 1,5 m) au moyen d'appareils portatifs. Les répercussions sur l'environnement sont très faibles et dues uniquement au transport du matériel et à la circulation du personnel dans les régions examinées.
Pour l'alimentation en courant d'un camp ou pour certains procédés électriques, on a recours à un groupe électrogène fonctionnant au gazole ou à l'essence. Les risques de préjudices pour l'environnement résident alors dans un stockage non conforme et les comportements négligents lors de l'avitaillement ou du graissage.
2.4.4 Examens géophysiques des sondages
Ces examens sont effectués directement dans le trou de sonde sur la base de procédés radiométriques, électriques, magnétiques, acoustiques, mécaniques et thermiques. Les répercussions écologiques restent limitées aux environs immédiats des points de mesure pour toutes ces méthodes, à l'exception éventuellement de la mesure radiométrique, utilisant des sources de radiation actives. Ici, on veillera à prendre toutes les précautions qui s'imposent pour le calibrage et l'introduction de la sonde dans le trou. On prendra soin de toujours récupérer ces sondes. Les carottes radioactives sont à repérer et en cas de forte radioactivité, on appliquera les mesures de sécurité requises, allant jusqu'à faire appel à des spécialistes de la radioprotection.
2.5 Examens hydrogéologiques
2.5.1 Essais de pompage en continu
Le prélèvement d'eau dans les sondages et les puits dans le cadre de pompages en continu permet de tester le débit des ouvrages ou encore la perméabilité de l'aquifère. L'abaissement du niveau de la nappe phréatique qui en résulte peut être néfaste aux puits des environs du point de prélèvement, mais cet effet n'est que passager.
2.5.2 Essais d'injection
Les essais d'injection en continu permettent d'examiner la capacité de puits absorbants. Ils peuvent provoquer des modifications passagères du régime hydrique. On veillera impérativement à la qualité de l'eau injectée.
2.5.3 Essais avec marqueurs
Dans les régions à relief karstique, on utilise les marqueurs pour déterminer le cheminement des eaux souterraines et leur temps de séjour. Il s'agit habituellement de colorants fluorescents (1), de substances radioactives (2), de sels (3) et de pollen (4). Les marqueurs (1) et (4) n'ont pas d'effets sur l'environnement; les colorants fluorescents peuvent provoquer une gêne visuelle. Quant aux marqueurs (2) et (3), on limitera leur action et leur concentration de manière à éviter des effets néfastes sur l'environnement.
2.6 Travaux de pré-exploitation
Ces travaux consistent à ouvrir l'accès aux couches intéressantes pour pouvoir prélever des échantillons. Selon l'environnement géologique et la profondeur à atteindre, on distingue :
2.6.1 Mise à découvert
L'élimination de la végétation et le décapage des sols constituent le principal impact écologique de la réalisation de la mise à découvert (grattage) d'une couche de matériau utile. Il peut s'avérer nécessaire de pénétrer plus profondément dans la roche mise à nu, mais pas plus que quelques mètres en général. Sur les terrains à forte déclivité, les emplacements ainsi décapés sont soumis à l'érosion. Pour empêcher l'aggravation des phénomènes d'érosion et pour des raisons de sécurité, les zones de découverture devront être remblayées avec la terre décapée et la terre végétale qu'on aura entreposée séparément. En cas de besoin, on prendra des mesures complémentaires de lutte contre l'érosion.
2.6.2 Les puits/galeries
Lorsqu'il n'est pas possible d'atteindre les niveaux à explorer par des sondages ou la mise à découvert, l'exploration du sous-sol peut s'effectuer par le biais de galeries horizontales ou légèrement en biais ou par des puits verticaux, qui permettront d'effectuer les prélèvements souhaités. Pour les galeries, on tiendra compte des entrées nécessaires et des venues d'eau éventuelles. Les galeries réalisées peuvent occasionner un drainage des eaux captives dans la roche. La recherche et l'exploration de gisements uranifères peut nécessiter des mesures de sécurité particulières. En l'absence de directives nationales sur le sujet, on procèdera conformément aux principes des textes législatifs en vigueur en matière de radioprotection.
Les travaux d'exploration de plus grande envergure peuvent être considérés comme des activités minières. Leur impact sur l'environnement est donc décrit en détail dans les dossiers relatifs aux exploitations à ciel ouvert et souterraines.
Pour des raisons de sécurité, les entrées des galeries et accès aux puits doivent être condamnés lors d'interruptions du travail puis après achèvement des travaux.
Lorsqu'au cours du creusement de puits ou galeries, on vient à éventrer une nappe d'eau souterraine, la qualité de ces eaux peut se trouver menacée. Après achèvement des explorations, ils devraient donc être à nouveau comblés jusqu'en surface. Pendant les travaux, on prendra les mesures de sécurité qui s'imposent afin d'éviter les accidents. S'il est par ex. impossible d'empêcher l'accès de personnes non autorisées, on recouvrira l'ouverture des puits d'une solide plaque de protection.
Les puits donnant accès aux nappes souterraines revêtent une importance particulière puisqu'ils assurent l'approvisionnement en eau de la population rurale dans les régions sèches. Ici, les incidences écologiques sont d'ordre qualitatif lorsque la nappe d'eau ouverte n'est pas protégée contre les souillures. Ceci s'applique également à la mise à découvert de couches communiquant avec la nappe phréatique, tandis que les eaux drainées par les galeries ne posent généralement pas de problèmes d'hygiène.
2.6.3 Sondages
Les sondages permettent d'atteindre les couches plus profondes du sous-sol. Ils donnent la possibilité de procéder à des levés géologiques, des mesures géophysiques et d'effectuer des prélèvements d'échantillons. Pour l'examen des aspects hydrogéologiques, on a également recours à des essais de pompage (cf. 2.2.7). Les travaux de foration pouvant être très bruyants, ils représentent une source de nuisance pour les personnes travaillant sur place ou habitant à proximité ainsi que pour la faune. On veillera donc à prendre les mesures de protection acoustique et auditive requises et en particulier à respecter les directives concernant la sécurité du travail.
Selon le climat sous lequel on travaille, le défrichage de la zone tout autour de l'emplacement de sondage peut s'avérer nécessaire.
La foration comporte toujours un certain potentiel de risque pour les nappes d'eau souterraines. En l'absence de mesures de protection adéquates, elle peut avoir des répercussions néfastes lorsqu'on rencontre une nappe d'eau captive (par ex. du type artésien) et que différentes nappes (dont les eaux peuvent être de qualité très diverse) sont amenées à communiquer ou lorsqu'on perfore l'assise inférieure de nappes suspendues.
L'écoulement des eaux de puits artésiens représente un gaspillage des réserves souterraines et peut porter préjudice à la zone au voisinage du sondage, par salinisation des sols par ex. Lorsque différentes nappes sont mises en communication, cela peut entraîner une réduction de quantité et de qualité de l'ensemble des réserves. Les nappes suspendues peuvent se vider. Il faudra considérer les éventuelles conséquences : les puits ne sont plus alimentés en eau et les trajets deviennent plus long pour la corvée d'eau des habitants de la région - tâche revenant en grande partie aux femmes.
Ces effets peuvent néanmoins être évités si l'on prend des précautions telles que valves de pression, injections spéciales, bouchons, couches imperméables d'argile lors de la foration. Dans les régions présentant de tels risques, les sondages demandent une planification technico-géologique détaillée et doivent être équipés et entretenus en conséquence (description détaillée dans le dossier "pétrole et gaz naturel").
Dans les régions semi-arides, il arrive plus souvent que l'on éventre des aquifères représentant des réserves d'eau non renouvelables. Avant de prendre de tels risques, on procèdera donc à une évaluation précise des ressources exploitables par rapport aux besoins prévisionnels afin d'éviter les investissements non rentables et les dégâts écologiques.
Les répercussions négatives des sondages sur l'environnement sont liées aux matières amenées au jour, aux produits chimiques, à l'eau utilisée et au stockage non conforme des carburants. Les débris remontés à la surface ainsi que les fluides d'injection doivent être collectés, puis épurés après l'achèvement des travaux, de façon à ne rejeter que des eaux propres. L'emplacement du forage doit être nettoyé et si possible retrouver son état initial.
2.6.4 Déchets solides/terrils
La production de déchets solides peut être due aux travaux de laboratoire, mais également aux activités d'exploration et d'extraction. Dans le cas de ferrailles (par ex. trains de tiges de forage usés), celles-ci seront récupérées et soit éliminées dans les règles, soit valorisées. Le même principe s'applique aux résidus boueux et aux injections usagées.
Lors de la mise à découvert, de la réalisation de galeries et puits, les matériaux excavés doivent être entreposés temporairement. L'ampleur des surfaces ainsi mises à contribution dépend des tonnages déplacés et du relief du terrain. Sous l'effet du vent, des précipitations et du ruissellement, il peut se produire des envols de poussière ou un lessivage des amas de déblais avec comme conséquence la pollution des eaux des environs. Dans certains cas particuliers, cela pourra provoquer des glissements de terrain. Si les matériaux entassés présentent un potentiel de risques important, par ex. s'ils sont radioactifs, on appliquera les mesures de précaution suivantes:
- prévention des lessivages et des envols de poussière
- collecte et épuration des eaux qui s'écoulent du terril (imperméabilisation des sols et éventuellement drainage des eaux de ruissellement)
- surveillance des voies d'évacuation.
On évitera en grande partie les problèmes liés à l'érosion en renforçant la stabilité des terrils par des ouvrages de soutènement ou des plantations.
2.7 Prélèvement d'échantillons
2.7.1 Prélèvements à ciel ouvert
Le prélèvement d'échantillons à des fins d'analyse nécessite souvent le décapage des couches de terrain superficielles ou des travaux préparatoires permettant d'accéder aux zones plus profondes. L'opération de prélèvement en elle-même a rarement des incidences sur l'environnement si ce n'est parfois les nuisances sonores causées par les marteaux pneumatiques. Ces effets sont généralement passagers et sans gravité. Les répercussions écologiques des travaux préparatoires donnant accès au gisement sont plus sérieuses. Elles ont été décrites en détail au point 2.6.
2.7.2 Prélèvements sous-marins
Les prélèvements sous-marins ont des répercussions sur l'écosystème, que l'on opère dans les zones côtières au niveau du plateau continental ou bien dans les grands fonds : modification de la morphologie des fonds marins, perturbation de la couche de pédiment superficielle, destruction d'organismes, turbidité de l'eau.
Tous ces effets doivent être limités autant que possible sur la base des méthodes et précautions suivantes:
- Exploration des fonds marins au moyen de caméras, afin de circonscrire l'aire où se feront les prélèvements.
- Echantillonnage ciblé dirigé par l'image TV.
- Eviter le décapage ou l'aspiration sur de grandes surfaces.
- Séparer les boues et les fines particules de la phase aqueuse: les suspensions restant mélangées peuvent menacer la faune marine, surtout si elles gagnent la zone photique.
Ne pas rejeter en mer les résidus d'acides utilisés pour la préparation des minéraux.
Selon le cas, les appareils d'analyse in-situ exploitent également le rayonnement de radio-isotopes, ce qui peut entraîner une augmentation (habituellement inoffensive) de la radioactivité.
2.8 Examens de laboratoire
2.8.1 Analyses
Les analyses effectuées en laboratoire peuvent produire des quantités de déchets non négligeables, sous forme solide, liquide ou gazeuse, ou d'eaux usées, mélangés en partie à des réactifs toxiques. Selon les cas, l'air extrait et les effluents gazeux nécessiteront un filtrage ou un lavage. Les déchets liquides et eaux usées se prêtent à un traitement par neutralisation, précipitation, épuration, séparation, etc. Les solvants organiques doivent être collectés de façon à empêcher la diffusion de vapeurs nocives dans l'atmosphère. Il faudra prendre en outre des mesures assurant l'évacuation dans les règles des déchets liquides et solides (incinération, mise en décharge, stockage définitif). On peut également envisager un recyclage des matières en question. Pour plus de détails sur le sujet, on se reportera au dossier "Analyse, diagnostic et test".
2.8.2 Essais de préparation mécanique
Dans le cadre de projets d'exploration minière, il peut s'avérer nécessaire de procéder à des essais de traitement sur des échantillons de minerai. Les eaux usées produites au cours des travaux doivent être recueillies dans des bassins de décantation et être traitées de façon adéquate, dans la mesure où elles contiennent des substances présentant des risques pour le milieu récepteur ou les nappes d'eau souterraines (voir dossier "Secteur minier - Préparation et transport").
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
Il convient de distinguer les effets sur l'environnement exposés dans la partie 2 et les effets pouvant résulter des activités consécutives à cette phase d'exploration. Les études, rapports et expertises élaborés dans le cadre des projets du type abordé ici devraient pourtant déjà faire état des éventuelles répercussions écologiques pouvant se manifester lors de l'exploitation des gisements découverts. Les travaux de reconnaissance et d'exploration doivent s'accompagner d'une première évaluation des incidences écologiques qui se manifesteront par la suite. En cas de besoin, on procèdera à des examens spécifiques sur ce point, parallèlement aux travaux de reconnaissance. Ces examens devraient être conduits compte-tenu des données nécessaires à l'étude d'impact sur l'environnement qui devra suivre. Pour plus de détails sur leur nature, leur ampleur et leur évaluation de même que sur les mesures préventives à mettre en oeuvre, on devra consulter les dossiers de l'environnement pertinents (cf. point 4).
4. Interaction avec d'autres domaines d'intervention
On constate certains recoupements avec d'autres dossiers relatifs à l'environnement:
- Aménagement du territoire et planification régionale- Aménagement et gestion des ressources en eau- Adduction et distribution d'eau en milieu urbain- Alimentation en eau des régions rurales- Travaux routiers sur réseaux principaux et secondaires (Construction et Entretien)- Hydraulique rurale- Hydraulique lourde- Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert- Secteur minier - Exploitations souterraines- Pétrole et gaz naturel - Exploration, exploitation, transport, stockage- Secteur minier - Préparation et transport- Ciment et chaux, plâtre- Le verre.
Les nappes d'eau souterraines constituent un aspect particulièrement important pour tous ces domaines d'intervention. L'approvisionnement en eau à partir des nappes phréatiques et la protection de cette ressource jouant un rôle très important pour l'aménagement du territoire et la planification régionale, et en particulier pour le développement rural, l'appréciation des effets écologiques induits par les mesures mises en oeuvre revêt elle aussi une importance particulière. Les travaux de reconnaissance présentent des liens étroits avec le domaine des ressources minérales et l'exploitation des gisements localisés car ils permettent déjà de déceler certaines répercussions sur l'environnement au stade des études de faisabilité.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Les projets ont pour objectif global d'assurer la satisfaction de besoins élémentaires (approvisionnement en eau potable par ex.), la gestion réfléchie des ressources exploitées (l'eau par ex.), l'exploitation adaptée des sols, la couverture des besoins locaux en énergie et en matières premières minérales et, par voie de conséquence, la création d'emplois dans le domaine de l'extraction et de l'exportation des ressources, le tout en tenant compte des impératifs de l'environnement. Ces objectifs reposent pour une grande part sur le transfert de savoir-faire et la sensibilisation à la sauvegarde de l'environnement.
A condition d'apporter tout le soin nécessaire à la planification et à l'exécution du projet (mesures préventives, prise en compte des effets prévisibles), la reconnaissance, la prospection et l'exploration de ressources géologiques peuvent être menées sans grandes répercussions sur l'environnement.
Il existe en effet des méthodes applicables à peu de frais qui permettent de limiter les dégâts écologiques ou de remédier à ceux qui ont été causés.
Les travaux de reconnaissance fournissent en même temps les informations écologiques indispensables à une gestion durable des sols, nappes souterraines et ressources minières non renouvelables.
La mise en oeuvre des mesures de protection de l'environnement passe par la sensibilisation des personnes concernées aux problèmes écologiques. L'analyse et l'évaluation des éventuels effets sur l'environnement doit faire partie intégrante du projet dès sa phase d'instruction.
On établira des directives de manière à
- limiter au strict minimum les impacts sur l'environnement,- adapter les interventions au contexte naturel, lorsqu'elles sont inévitables,- réparer au mieux les dégâts occasionnés ou tout au moins en limiter les effets,- éviter les dégâts irréversibles dans la mesure du possible.
Au cours de la phase de planification, on définira les mesures à prendre et on désignera les personnes responsables de leur exécution.
Pour assurer le succès de ces mesures, on en contrôlera l'application non seulement au cours des activités, mais aussi à la clôture du projet.
On attirera également l'attention sur les éventuelles incidences écologiques pouvant surgir lorsqu'un projet arrivé à terme fait l'objet d'une prolongation ou est complété par de nouvelles activités.
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36. Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert
1. Présentation du domaine d'intervention
Le secteur des exploitations à ciel ouvert englobe toutes les formes d'extraction de matières premières minérales à partir de gisements affleurants. Le gisement est mis à nu par enlèvement des roches de recouvrement ou morts-terrains (déblais) pour permettre la récupération du minerai. Selon les propriétés physiques du matériau brut et les contraintes imposées par la nature du site, il existe différentes méthodes d'exploitation de mines à ciel ouvert:
L'extraction à sec de substances tendres ou dures. Si les matériaux sont trop durs pour pouvoir être excavés directement, ceux-ci doivent d'abord être abattus. Il sont ensuite chargés mécaniquement et transportés vers les ateliers de préparation mécanique. Les exploitations de surface pratiquant l'extraction à sec nécessitent des dispositifs d'exhaure évacuant les infiltrations d'eau.
Le dragage de gisements alluvionnaires, où les matériaux non consolidés sont récupérés par voie mécanique ou hydraulique, puis transportés vers les postes de préparation. L'ensemble de l'équipement se trouve généralement dans l'eau. Il s'agit souvent d'installations flottantes travaillant sur des cours d'eau ou des lacs artificiels.
L'exploitation marine, avec d'une part la récupération de matériaux non consolidés sur le plateau continental, c'est-à-dire à proximité de la côte (gisements alluvionnaires marins), les travaux se faisant ici aussi par voie mécanique ou hydraulique, et d'autre part les exploitations dans les régions abyssales, où les matériaux sont remontés des fonds marins, ces dernières n'étant toutefois pas traitées dans ce dossier.
Ces différentes techniques d'exploitation s'appliquent à des matières premières de nature diverse.
Tableau 1
Modes d'exploitation des gisements affleurants et principales matières premières extraites
Gisements de matériaux consolidésGisements de matériaux non consolidésExtraction à secExtraction à secDragageà l'intérieur des terressur le plateau continentalMatériaux de construction Diamants Pierres précieuses Feldspath Gypse Calcaire/ MP du cimentMinerais métalliques (cuivre, fer, argent, étain) Schistes bitumineux Charbon Minerais uranifèresLignite Diamant Or Kaolin Phosphates Sable, gravierMinerais lourds (illménite, rutile, minéraux rares riches en terres, zircon), Argile, CassitériteDiamant Or Minerais lourds Cassitérite Sable, GravierDiamant Minéraux lourds (Illménite, rutile, zircon, monazite) CassitériteLes dimensions des exploitations varient en fonction des caractéristiques du gisement et des techniques mises en oeuvre. Dans le cas des exploitations terrestres, les entreprises vont de la personne seule, avec des possibilités très limitées, jusqu'à celles dont les aménagements atteignent un diamètre de plusieurs kilomètres, avec toutes les formes intermédiaires envisageables entre ces deux extrêmes. Les formes marines d'exploitation minière sont toujours de moindre envergure, en raison de l'importance des moyens techniques nécessaires.
Les sites des activités minières sont imposés par la nature. Les exploitations nouvelles ou les extensions d'exploitations en place entrent donc souvent en concurrence avec d'autres possibilités offertes par les sites concernés ou obligent à mettre en place les infrastructures nécessaires à l'activité minière. En ce qui concerne les différentes activités, il est difficile de séparer l'extraction de la préparation des matières premières, puisque ces opérations s'enchaînent et sont généralement implantées sur le même site.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
L'impact écologique des activités à ciel ouvert peut fortement varier selon la forme d'exploitation. Dans ce chapitre, les effets produits sur l'environnement et les mesures préventives à prendre seront donc examinés séparément pour chacune de ces formes d'exploitation (terrestre, marine, etc.).
2.1 Effets potentiels des exploitations à ciel ouvert
Les effets de l'exploitation à ciel ouvert de matières premières sont tous caractérisés par le fait qu'ils sont toujours liés au site et aux zones mises à contribution, notamment en ce qui concerne le climat et le contexte social et infrastructurel. Pour plus de clarté, les effets potentiels de l'extraction à ciel ouvert ont été regroupés d'après le mode d'exploitation.
Tableau 2
Les formes d'exploitation à ciel ouvert et leurs principaux effets sur l'environnement
EXTRACTION A SECEXPLOITATION PAR DRAGAGEPLATEAU CONTINENTALGRANDS FONDS MARINSSite/ pay-sageSurfaces dévastées; altération de la morphologie; risques de chutes de pierres sur les gradins; destructions de biens culturelsSurfaces dévastées; modification de la morphologie et du lit du cours d'eau; apparition de grands terrilsModification de la morphologie des fonds marins; érosion côtièreAirBruit; ébranlements dus aux tirs à l'explosif; dégagements de poussières par le trafic, les tirs à l'explosif, le vent; effluents gazeux suite à l'ignition spontanée de terrils, gaz nocifs, vibrationsBruit lié à la production d'énergie, l'extraction, la préparation et le transport; gaz d'échappement des véhiculesBruit; gaz d'échappementBruit, gaz d'échappementEaux de surfaceModification du bilan en éléments nutritifs (évent. eutrophisation), pollution par des eaux usées contaminées; pollution due au renforcement de l'érosionDénitrification; grandes quantités d'eaux boueuses déversées dans le milieu récepteur; pollution par des eaux usées contaminéesTurbidité de l'eau; consommation d'oxygène; pollution par des eaux uséesTurbidité de l'eau; consommation d'oxygène; pollution par des eaux uséesNappes souter.Abaissement du niveau; altération de la qualité des eauxModification du bilan hydrique; altération de la qualité des eauxSolsDécapage sur le lieu d'extraction: dévalorisation, assèchement, affaissements, risque d'envasement après remontée du niveau de la nappe phréatique, érosionDécapage sur le lieu d'extractionAltération des fonds marins; pertes en éléments nutritifsPertes en éléments nutritifsFloreDestruction de la flore sur le lieu d'extraction; destruction partielle/ modification sur le périmètre environnant en raison de la variation du niveau de la nappe phréatique Destruction de la flore sur le lieu d'extractionFauneEmigrationEmigrationDestruction d'espèces sous-marines sédentaires (coraux)Destruction d'espèces sous-marines sédentaires (coraux)Popula-tionConflits d'intérêts; effets de colonisation, destruction d'aires de villégiature, de stations climatiques etc.Conflits d'intérêts; problèmes sociaux en période de boom, effets de colonisationPerturbation de la pêche (destruction de frayères)Perturbation de la pêche (destruction de frayères)Bâti-mentsDégâts dus aux remontées d'eau (rétablissement du niveau de la nappe phréatique)AutresModification éventuelle du micro-climatMod. microclimatiques; prolifération d'agents pathogènes dans les eaux dormantes2.1.1 Extraction à sec
Il faut faire ici la distinction entre l'exploitation de gisements de matériaux durs ou tendres. Dans ce qui suit, il sera fait mention explicite des effets spécifiques à chacun des deux cas si besoin est. D'une façon générale, les répercussions écologiques traitées sont regroupées selon qu'elles sont d'ordre physique, biologique ou social.
Incidences d'ordre physique
La conséquence majeure de l'exploitation d'un gisement affleurant est la diminution de ressources non renouvelables. Outre les matières premières extraites, il faut compter des pertes d'origine diverse: piliers abandonnés, zones écartées parce que ne se prêtant pas à une exploitation rentable à l'époque des travaux, exploitation abusive. Certaines parties du gisement sont ainsi détruites ou rendues définitivement inaccessibles. Dans le cas de matières combustibles ou carbonisables (par ex. charbon, tourbe) des ignitions spontanées ou des incendies accidentels peuvent également entraîner la destruction partielle des ressources.
L'emprise d'une telle exploitation peut atteindre des proportions considérables. Il faut compter les installations de l'extraction proprement dite, les dépôts de stériles, qui peuvent souvent atteindre de grandes dimensions dans le cas de couches profondes de matériaux consistants (par ex. minerais), des terrils où l'on culbute les résidus de la préparation mécanique, qui requièrent un espace considérable dans le cas de minerais pauvres, et les éléments d'infrastructure (cité minière, aménagements pour l'approvisionnement en énergie, voies de transport, ateliers, bureaux administratifs, postes de préparation etc.). Toutes les entreprises de ce type étant liées au site du gisement, l'implantation et la taille des installations sont déterminées par des facteurs géologiques, à savoir les possibilités de stockage ainsi que la morphologie et la nature des roches encaissantes. Les activités minières occasionnant inévitablement de sévères dommages pour le sol, il importe de vérifier en premier lieu si la mise en exploitation est vraiment justifiable dans les conditions spécifiques rencontrées.
Lors des opérations d'extraction, une partie du sol est décapée tandis que d'autres endroits sont recouverts par entassement des déblais. Dans presque tous les pays industriels, il existe des réglementations quant à la destination ou l'emploi des terres végétales recouvrant les gisements. Les réglementations en question peuvent également prescrire les modalités de la remise en place de ces terres, les zones remblayées devant être aptes à une remise en culture.
La morphologie des surfaces mises à contribution pour l'aménagement du chantier d'extraction ainsi que des dépôts de stériles se trouve également altérée. Même après la remise en culture de ces zones, la fosse finale, dont la taille est déterminée par les tonnages de matériau extraits, témoignera encore très longtemps des activités qui ont été menées sur le site. Dans le cas de gisements de matériaux consistants, les altérations morphologiques sont notables, d'une part du fait de la pente des gradins, qui est généralement très forte, et d'autre part en raison de l'absence de matériaux, notamment dans le cas de carrières, permettant de remblayer la fosse. Dans le cas de matériaux friables, les modifications de la morphologie du terrain sont dues aux verses recevant les déblais et aux phénomènes d'affaissement des surfaces par suite du drainage.
L'exploitation à ciel ouvert a également des répercussions sur le bilan des eaux superficielles, par suite des mesures destinées à protéger les chantiers d'abattage des venues d'eau (eaux de surface et eaux souterraines). Ces mesures consistent à capter et à canaliser les flux d'eau en bordure de la fosse et sur tout le périmètre d'exploitation. Au besoin, les cours d'eau seront détournés, les eaux météoriques ou provenant du drainage des pentes sont dirigées vers des bassins de collecte, d'où elles retournent dans le réseau naturel. L'augmentation des sédiments charriés et la modification du chimisme peuvent alors mener à une dégradation de la qualité des eaux réceptrices.
Quant à l'extraction de matériaux friables, elle a en outre des répercussions sur l'équilibre des eaux souterraines. Les activités peuvent dans ce cas s'accompagner d'une part de la dégradation de la qualité des eaux souterraines par infiltration d'eaux usées contaminées, d'autre part du lessivage des terrils et de la fosse. Les nappes d'eau souterraines peuvent inonder le chantier d'extraction si la nappe phréatique n'a pas été rabattue auparavant. Le rabattement de nappe est obtenu au moyen de puits aménagés directement dans la fosse ou autour. Les puits doivent s'enfoncer jusqu'en dessous du fond de l'exploitation pour obtenir une exhaure efficace et pour assurer la stabilité des gradins et du niveau d'exploitation par décompression du milieu. En général, l'eau de ces puits n'est pas polluée et peut rejoindre directement le réseau des eaux superficielles. Le rabattement de nappe au voisinage du site a des conséquences notables, notamment
- l'assèchement de puits se trouvant à proximité- des affaissements de terrain- des répercussions sur la végétation par modification des disponibilités en eau
Après cessation des travaux d'exploitation, il reste les fosses creusées par décapage des morts terrains et récupération des minéraux. Ces fosses finales forment des lacs en se remplissant d'eau jusqu'à avoir rejoint le niveau de la nappe phréatique. Les eaux proviennent généralement de la nappe souterraine. Suivant le cas, la remontée du niveau de la nappe phréatique peut se faire très lentement, le phénomène étant conditionné par la profondeur de la mine et le contexte hydrogéologique. Il peut s'écouler plus de 50 ans avant que ne s'établisse un nouvel équilibre. Si dans les zones de contact sol/eau, les terrains contiennent des substances hydrosolubles ou en ont accumulé suite au contact avec des cendres d'usines ou des résidus industriels, la qualité des eaux peut se trouver menacée. L'un des problèmes bien connu est le pH trop faible de ces eaux. Ce phénomène s'aggrave lorsque les lacs n'ont ni alimentation ni écoulement, ce qui favorise par ailleurs l'eutrophisation, notamment en cas d'exploitation agricole intensive des terres avoisinantes.
Durant l'exploitation, les travaux sont sources de nuisances sonores liées au fonctionnement des machines et équipements servant à l'extraction, au chargement, au transport, à la manutention, etc. Dans les exploitations de minéraux durs, la foration et l'abattage aux explosifs viennent s'ajouter aux autres sources de bruit. L'impact d'une explosion ne se limite pas au bruit. Il faut tenir compte également des vibrations qui suivent la détonation. Celles-ci représentent une nuisance pour les riverains et peuvent même entraîner la détérioration de bâtiments.
Il convient de signaler également la pollution atmosphérique qu'engendrent les activités d'extraction à sec. Les sources de pollution et les effets produits sont de diverses natures.
- Les tirs à l'explosif dans la roche dégagent de la poussière qui virevolte dans l'air sous l'effet de la détonation (fumées de tir). A cela viennent s'ajouter les phénomènes de déflation lorsque les matériaux sont exposés, en particulier lors des opérations de chargement, de transport et de culbutage.
- La pollution atmosphérique par des gaz relève en règle générale des véhicules et groupes moteurs fonctionnant au gazole ainsi que des fumées de tir. Les mines de charbon, quant à elles, comportent encore d'autres risques liés au gisement lui-même: au cours de l'exploitation de couches profondes, il peut se produire des dégagements de méthane ou encore de gaz nocifs en cas d'ignition spontanée d'une veine.
Par temps chaud et sec, le risque d'incendie augmente considérablement dans les mines de charbon à ciel ouvert. Dans les veines mises à nu ou au cours des opérations de manutention, le charbon peut s'enflammer spontanément.
Une inflammation spontanée peut également se produire lors du culbutage des stériles et des déchets de la préparation mécanique, à faible teneur en charbon, et amorcer des feux couvants difficiles à éteindre. De tels feux couvant sous les terrils peuvent dégager des odeurs et des gaz nocifs pendant des années, voire des décennies.
- L'irradiation peut poser des problèmes dans certains cas particuliers où l'on exploite des gisements d'uranium et de pegmatite.
·ð Interventions dans le milieu biologique
L'extraction des matières premières à ciel ouvert nécessite la mise à nu du gisement, c'est-à-dire le décapage de grandes surfaces. Les activités minières sont donc liées à une destruction de la flore dans les zones d'abattage, aux emplacements des terrils et des aménagements d'infrastructure.
Quant à la faune vivant sur les lieux, privée de son habitat naturel, elle se voit contrainte d'émigrer.
L'altération des eaux superficielles, en quantité et en qualité, peut s'avérer préjudiciable aux écosystèmes aquatiques, tout comme la modification du niveau de la nappe phréatique peut nuire aux biotopes humides, par suite d'un assèchement dû au rabattement de la nappe ou d'une submersion à la suite de sa remontée. Les systèmes écologiques à l'équilibre précaire, se trouvant sur des sites marginaux, sont détruits ou mettront du moins beaucoup de temps à retrouver leur état initial.
Les travaux miniers amènent des modifications du milieu naturel qui ont des 0effets négatifs sur les écosystèmes terrestres, par ex. lorsque ceux-ci dépendent de la nappe phréatique. Après cessation des activités, c'est une faune et une flore nouvelles qu'on verra inévitablement apparaître, et ce en dépit de toutes les mesures de restauration possibles. Avec la modification des caractéristiques physiques et chimiques des sols, des disponibilités en eau etc, l'exploitation minière entraîne donc des changements irréversibles sur le site.
·ð Interventions dans le contexte social
En raison de l'étendue des surfaces mises en exploitation et du caractère imposé du site, ce type d'exploitation minière apporte certainement les plus grands bouleversements dans les conditions de vie des populations locales. Citons comme conséquences fréquentes de la mise en exploitation d'une découverte:
- La nécessité de déplacer les personnes habitant éventuellement sur le site. Dans ce cas, il faudra non seulement procéder au transfert des zones d'habitation, mais aussi à l'aménagement de nouvelles voies de transport et de communication. Aux pertes économiques engendrées viennent s'ajouter les répercussions d'ordre sociologique et culturel. Celles-ci sont particulièrement graves dans les cas où les habitants sont étroitement liés à leur milieu naturel, ou à certains lieux de cultes, mais aussi des structures tribales traditionnelles et suprématies territoriales etc.
- Des collisions d'intérêt quant à l'occupation des sols sont fréquentes, notamment lorsque le site fait déjà l'objet d'une mise en valeur agricole ou forestière, qu'il s'y trouve des biens culturels, tels que vestiges du passé, ou encore qu'il s'agit d'aires consacrées aux loisirs ou à la détente, qui pourraient être dégradées, voire détruites par les activités minières.
Si l'emprise des installations et la détérioration de la flore et la faune entraîne la régression des surfaces vouées à l'agriculture et donc la perte de revenus, ou s'il s'avère nécessaire de transférer des zones d'habitation toutes entières, on aura soin d'examiner au préalable avec les intéressés toutes les conséquences d'un tel projet en tenant compte de groupes particuliers tels que les femmes notamment. Dans le même ordre d'idées, on vérifiera si les femmes sont en mesure de profiter suffisamment des avantages économiques que la mine apporte à la région.
Par ailleurs, les activités minières ont des répercussions sur la santé des personnes employées et des habitants de la région compte-tenu des modifications induites dans l'environnement.
Finalement, la mise en place des infrastructures nécessaires à l'exploitation minière peut entraîner un phénomène de colonisation spontanée.
2.1.2 Exploitation par dragage
Ici aussi, on distinguera les effets d'ordre physique, biologique et social. Les analogies avec l'extraction à sec sont mentionnées avec référence aux passages correspondants du point 2.1.1.
·ð Incidences d'ordre physique
Les possibilités de dragage dépendant des caractéristiques des gisements et des minéraux à exploiter, par ex. degré de consolidation, distribution granulométrique, topographie des lieux, site se prêtant à ce mode d'exploitation (terrain plat, non accidenté), volume d'eau disponible, l'exploitation dans son ensemble sera moins étendue que pour l'extraction à sec et les effets sur l'environnement seront donc plus limités.
Les deux modes d'extraction diffèrent de par l'emprise des activités sur le terrain. En règle générale, les chantiers d'abattage hydraulique représentent des surfaces très limitées. En cas d'utilisation de dragues pour la récupération de métaux précieux ou de zinc par ex., le travail ne se fait guère sur plus d'1 ha, la consommation d'espace pouvant augmenter sensiblement lorsqu'il faut commencer par enlever les morts-terrains. Il faut toutefois considérer que le chantier se déplace assez rapidement sur toute la surface à exploiter, qui se trouvera entièrement modifiée. En cas d'exploitation en rivière, non seulement le sol est enlevé, tout comme pour l'extraction en terrain sec, mais le fond est entièrement bouleversé et l'ensemble du lit de la rivière s'en trouvera modifié. Après l'extraction, il reste les déblais sous la forme d'importants tonnages de matériaux classés parmi lesquels les fines et les schlamms font en grande partie défaut. Ceci est très défavorable à la régénération du sol, condition préalable à la réinstallation de la flore. Si elles manquent dans le lit de la rivière, les fractions fines vont en outre polluer les eaux superficielles dans lesquelles elles sont rejetées (eaux usées chargées). Il peut arriver que les traînées de boue produites par le dragage s'étendent sur plusieurs centaines de kilomètres. Elles polluent l'eau jusqu'à ce que la fraction argileuse se soit à nouveau déposée. La pollution du cours d'eau peut encore se trouver aggravée lorsqu'on y rejette des eaux usées contaminées. C'est le cas par exemple des effluents de la préparation mécanique, qui contiennent du mercure lorsque le minerai a été extrait de gisements alluvionnaires aurifères ou lorsque l'évacuation des huiles usagées se fait de façon incontrôlée.
En ce qui concerne les secteurs ressources, bruit et pollution atmosphérique, nous renvoyons aux risques déjà décrits au point 2.1.1
·ð Incidences sur le milieu biologique
Outre les effets similaires à ceux de l'extraction à sec, à savoir la destruction de la flore et l'émigration de la faune, le dragage a des répercussions notables sur l'écosystème aquatique de la rivière exploitée. Les charges de boue occasionnées par l'exploitation minière altèrent la qualité des eaux et modifient le lit de la rivière en raison de la sédimentation des fractions fines. Ceci agit sur l'équilibre biologique de la rivière, qui influence à son tour la faune et la flore aquatique. Comme conséquence fréquente, on constate une diminution des populations de poissons, liée soit à la décimation des espèces, soit à leur émigration vers d'autres sections du cours d'eau.
Dans les régions tropicales, le dragage de matières premières minérales s'accompagne de risques sérieux lorsqu'il entraîne l'apparition de nappes d'eau stagnantes. En effet, ces eaux peuvent s'infester d'agents pathogènes (en particulier ceux responsables de la malaria) et même provoquer la réapparition de maladies tropicales qui avaient été éradiquées dans cette région.
·ð Incidences sur le contexte social
L'implantation d'un projet minier dans des plaines alluviales fertiles ou sur des périmètres faciles à irriguer, surtout là où les surfaces en question ne seraient pas exploitables en agriculture pluviale, vient concurrencer les utilisations de ces terres à des fins agricoles de ces terres. Même si l'on veille à la réhabilitation ultérieure du site par remise en culture des terrains, il peut y avoir des dégâts irréversibles. Les obstacles à la pêche par les charges de boue constituent plutôt un effet passager. En revanche, les problèmes de santé amenés par la contamination des cours d'eau par du mercure par ex. sont à considérer comme des dommages irréversibles.
Des conflits d'ordre social se manifestent surtout en période d'expansion économique par ex. dans le cas d'un phénomène local de ruée vers l'or, lorsque les petits mineurs indépendants sont attirés en grand nombre dans une région (diggers, garimpeiros, pirquineros). Ceux-ci ne disposent pour la plupart d'aucun titre minier et amènent toute une série de problèmes (criminalité, spéculations, flambée des prix, maladies, tensions au sein de la population locale) qui peuvent s'aggraver en partie lorsque les filons riches au départ deviennent plus difficiles à exploiter ou commencent à s'épuiser.
2.1.3 Exploitations sous-marines en zones côtières
En ce qui concerne les activités minières sous-marines, nous n'aborderons pas séparément les réserves des grands fonds océaniques, celles-ci n'ayant pas encore été véritablement exploitées jusqu'ici. Nous nous contenterons de signaler que les effets sur l'environnement de ce type d'exploitation sont comparables à ceux des exploitations en zone côtière. Sur le plateau continental, les travaux se font au moyen de dragues à godets ou dragues suceuses à des profondeurs ne dépassant pas 50 m.
·ð Incidences d'ordre physique
Les travaux en question ne vont pas sans la modification des fonds sous-marins, qui représente le principal impact écologique de cette forme d'exploitation. Le dragage des sols se fait par voie mécanique ou hydraulique, les matériaux remontés étant séparés de leur gangue dans l'atelier de préparation installé sur le navire. La modification de la morphologie et de la composition des sols entraîne une restructuration intégrale des fonds marins. Cette restructuration est due à un effet de triage naturel des déblais, stériles et refus des ateliers de préparation se déposant au fond de la mer, lorsque ces matériaux sont restitués en grandes quantités après l'extraction, c'est-à-dire que la teneur en substances utiles est faible. Dans le cas de matières premières à forte teneur en matériau utile (peu de résidus), tels les sables et les graviers, c'est le volume des ponctions qui agit sur la morphologie des fonds marins. Les changements produits peuvent renforcer l'érosion côtière et l'accumulation de sédiments, les sols nouvellement formés pouvant avoir perdu de leur compacité ou être cimentés par les fines et les schlamms qui retournent dans la mer.
Les fines et les schlamms rejetés par les postes de préparation mécanique ou soulevés par les remous de l'extraction sous-marine restent longtemps en suspension. L'eau devient fortement turbide et ces matières en suspension peuvent être entraînées par les courants marins. Les zones ainsi polluées peuvent se situer à plus de 10 km de la source de pollution.
Dans des eaux peu agitées, les fines et les schlamms se déposent au fond de la mer qu'ils recouvrent d'une couche argileuse.
A l'instar de l'extraction en milieu sec, la marche des groupes moteurs, machines et appareils entraîne la pollution de l'eau et de l'air ainsi que des nuisances sonores.
·ð Incidences sur le milieu biologique
L'altération des fonds marins nuit à l'équilibre biologique des sols, dans les zones exploitées comme dans celles des environs, également affectées par la pollution. Ceci concerne avant tout les organismes marins sédentaires comme les coraux, qui se trouvent partiellement ou entièrement détruits en raison de la forte turbidité de l'eau et de la sédimentation des fractions fines. Mais les nuages de matières en suspension affectent le milieu marin tout entier. Citons comme principaux effets l'opposition au passage de la lumière, la consommation d'oxygène en raison des processus d'oxydation des particules en suspension, l'encombrement des voies respiratoires chez les organismes marins et leur intoxication éventuelle en raison des traces de métaux dans l'eau. Si la faune sous-marine mobile peut échapper à la majeure partie de ces effets en émigrant, elle est tout de même touchée compte-tenu de la destruction de ses frayères.
·ð Incidences sur le contexte social
Les exploitations sous-marines n'affectent pas directement le cadre de vie d'un groupe de population, puisqu'on ne peut pas véritablement parler dans ce cas de population locale. Elles concurrencent néanmoins le secteur de la pêche qui enregistrera des pertes et s'opposent à d'autres formes de valorisation du site comme les aménagements pour les loisirs.
2.2 Limitation des effets sur l'environnement
Dans ce qui suit nous allons présenter divers moyens techniques permettant de limiter les effets sur l'environnement, en les regroupant dans l'ordre chronologique de leur mise en oeuvre. On distinguera donc les mesures intervenant avant le début des activités minières, durant l'exploitation et finalement celles suivant la clôture des activités. Bien entendu, la limitation de l'impact écologique ne va pas sans bases institutionnelles ni sans l'existence d'une réglementation appropriée, dont l'application devra être contrôlée.
2.2.1 Mesures précédant l'exploitation
A ce stade du projet, il est essentiel d'examiner la situation du moment afin de pouvoir apprécier à leur juste mesure les effets produits par la suite d'après les changements constatés. Cet examen consistera en un inventaire des monuments historiques et biens culturels, des sols, des eaux superficielles et souterraines (quantité et qualité), de la flore et la faune, des exploitations agricoles, etc.
Avant de commencer à exploiter des gisements alluvionnaires sous-marins, on répertoriera la flore et la faune et on étudiera les courants, la déclivité des fonds marins, etc.
Dans le cadre de la planification, on pourra déjà obtenir une réduction sensible des effets sur l'environnement en établissant par ex. un calendrier des travaux autorisant d'une part l'archivation et la conservation des éventuelles découvertes archéologiques ou l'abattage de bois d'oeuvre dans la zone d'extraction, tout en écourtant le plus possible la période durant laquelle la mine restera ouverte. De la même façon, on prévoira la séparation de l'humus et des horizons supérieurs des terrains de couverture et leur stockage sur des terrils distincts, de façon à disposer des matériaux nécessaires pour la remise en culture ultérieure du site. Une exhaure locale ciblée et échelonnée dans le temps, le recours à des techniques d'exhaure modernes ou l'imperméabilisation des sols sont autant de mesures pouvant contribuer à minimiser le problème de l'abaissement du niveau de la nappe phréatique.
Dans l'intérêt des groupes de personnes concernés directement (personnes à déplacer) ou indirectement (pêcheurs par ex.) et pour prévenir des tensions sociales, on veillera à consulter ces personnes lors des travaux de planification. La participation des groupes de population concernés et des autorités régionales est particulièrement importante pour la mise au point et la réalisation des transferts de domicile, les indemnisations et la réinstallation éventuelle des personnes déplacées après fermeture de la mine.
Avant que la mine soit mise en exploitation, on entreprendra déjà de former et de sensibiliser les décideurs et autres participants au projet aux thèmes de la santé et de l'environnement.
2.2.2 Mesures accompagnant l'exploitation
Afin de réduire l'emprise globale de l'exploitation, on aura recours au rejet direct du stérile, c'est-à-dire que les déblais serviront directement à remblayer les vides résultant de l'extraction du minerai.
Pour éviter les nuisances sonores, les différents appareils utilisés devront être dotés de dispositifs d'amortissement du bruit. Les unités entières peuvent être encoffrées ou dotées d'échappements spéciaux en guise de protection acoustique. Pour le personnel, on aura recours à des protections auditives individuelles telles casques, bouchons d'oreilles, etc. Finalement, on peut encore obtenir une réduction des nuisances sonores en limitant les travaux bruyants à certains moments de la journée, par ex. en ne pratiquant les tirs à l'explosif qu'une fois par jour. En outre, la propagation des ondes sonores peut être réduite par ex. en aménageant des écrans acoustiques autour des sources de bruit.
Dans le cas de l'abattage à l'explosif de matériaux consistants, il est possible de limiter les émissions de bruit et de poussières en réduisant les quantités d'explosif par optimisation de la maille de foration et du bourrage, ce qui réduit également l'intensité des vibrations et les effets de pulvérisation du matériau.
Pour éviter les émissions de poussière en général, on prendra des mesures ponctuelles telles que l'arrosage des voies de transport, le lavage des véhicules et autres moyens de transport (camions par ex.), l'arrosage des terrils, la plantation de verdure sur les terrils et toutes les surfaces dénudées ainsi que l'utilisation de liants pour poussières. On pourra en outre capoter les différents appareils, notamment les installations de broyage et les bandes transporteuses. Les machines de forage devront être dotées de dispositifs de neutralisation des poussières par voie sèche ou humide. Arbres et haies constituent également un moyen de rabattre les poussières et de parer à la déflation.
Les eaux usées peuvent être neutralisées, épurées et débarrassées des matières en suspension dans des stations d'épuration, afin de respecter les seuils prescrits pour les rejets dans les eaux superficielles. Pour toute solution ou suspension produite, il existe des procédés de séparation liquide/liquide et solide/liquide auxquels on aura recours pour épurer les eaux contaminées. Les procédés électrolytiques par exemple s'appliquent aux eaux acides et les procédés à échange d'ions aux eaux radioactives. On mettra en oeuvre tous les moyens possibles pour lutter contre les sources de pollution. Pour citer un exemple, l'emploi de filtres fins montés en dérivation dans les circuits de lubrification des moteurs qui, en augmentant la durée d'usage du lubrifiant, permettent de réduire jusqu'à 90% les quantités d'huile usagée produites.
Dans le cas de l'exploitation de gisements alluvionnaires marins sur le plateau continental au moyen de dragues, on choisira, dans la mesure du possible, un type de drague se prêtant au déchargement des déblais au moyen d'une auge avec rallonge, afin de pouvoir en recouvrir les stériles et le refus de la préparation. Les fonds marins retrouvent ainsi une granulométrie se rapprochant plus de leur structure d'origine.
Dans le cadre de l'exploitation par dragage, on optera de préférence pour le travail dans un lac artificiel plutôt que pour la récupération directe dans le lit du cours d'eau, afin d'y limiter les charges boueuses.
Les puits ou autres forages à gros diamètre devront être colmatés une fois qu'ils ne servent plus, afin d'éliminer les risques d'altération des horizons aquifères.
Lorsque les fronts d'abattage sont instables, les pentes des bords de fosse devront être calculées de manière à écarter tout risque de glissement de terrain ou d'éboulement.
En ce qui concerne l'abattage à sec de charbon, on veillera à ce que les terrils soient protégés contre les inflammations spontanées susceptibles de se produire en raison des teneurs restantes en charbon. A cet effet, ils seront compactés en surface et maintenus à l'abri de l'air. Les piliers abandonnés et les fronts d'abattage restant à vif posent le même problème et devront donc faire l'objet d'une imperméabilisation afin d'éviter les feux couvants.
Quant aux écosystèmes avoisinants, des mesures spéciales telles l'interdiction d'accès, la délimitation par des clôtures et le barrage des voies d'accès pourront contribuer à leur protection.
Les groupes de personnes concernées par les activités minières finalement feront eux aussi l'objet de mesures visant à minimiser les répercussions sur leur cadre de vie et sur leurs conditions de travail. On nommera notamment des préposés à l'environnement, des responsables de la sécurité et on chargera des médecins du suivi médical du personnel travaillant dans la mine. Les effets de l'exploitation sur l'environnement ne se limitant pas au périmètre de la mine, les personnes vivant au voisinage devraient également bénéficier de services médicaux appropriés.
Toutes les activités minières et toutes les mesures visant à réduire l'impact de ces activités sur l'environnement doivent s'accompagner du contrôle permanent des principaux paramètres en jeu. On mesurera donc notamment les effluents gazeux, les niveaux sonores, les vibrations, les charges polluantes dans l'eau, les émissions de poussières, la stabilité des talus, les affaissements et le niveau de la nappe phréatique.
2.2.3 Mesures suivant la cessation des activités
Dès qu'un quartier d'exploitation est épuisé et que le vide créé a été comblé par les déblais d'un autre chantier d'abattage, il faudra lancer les premières mesures de réhabilitation. Les exploitations à ciel ouvert étant souvent très étendues, ces actions correctrices se font parallèlement à la progression des chantiers d'abattage. Ceci s'applique également aux exploitations alluviales où les travaux sont conduits en dehors du cours de la rivière. Les mesures de réhabilitation consistent à réintégrer les surfaces exploitées dans l'environnement de façon à leur redonner l'aspect d'un paysage naturel.
Après dragage de gisements alluvionnaires, et en particulier dans les régions tropicales, toutes les surfaces exploitées nécessitent un assainissement et un nivelage, de manière à ne laisser aucune étendue d'eau ouverte qui puisse se transformer en un foyer de germes pathogènes (vecteurs de la malaria notamment). D'un autre côté, il est possible dans certains cas d'exploiter ces plans d'eau comme réservoirs pour les périodes sèches ou à des fins commerciales, en y pratiquant par ex. la pisciculture.
Les terrils, les bords de la fosse, les verses extérieures et les surfaces désaffectées doivent immédiatement être plantées d'espèces végétales locales. Ceci permet de limiter et même d'éviter entièrement les effets de l'érosion notamment en climat tropical humide et la déflation en climat aride. Dans les zones particulièrement menacées par l'érosion, on aura recours à des méthodes anti-érosives spéciales comme les drainages et les travaux de consolidation.
Finalement, on s'efforcera d'obtenir la remise en culture des surfaces correspondant aux portions du gisement épuisées afin de pouvoir les réutiliser à des fins agricoles, mais on pourra également envisager une autre valorisation du site après son réaménagement. Si l'on prévoit une utilisation agricole, les sols devront être nivelés, compactés et recouverts de couches de terre et d'humus en vue de les faire reverdir et de pouvoir les exploiter par la suite. Avec la remise en culture, on ne parvient toutefois qu'à limiter les dégâts écologiques. D'une part ces travaux s'étalent sur de longues périodes, d'autre part leur succès reste souvent aléatoire. Pour la remise en culture de stations situées dans des régions tropicales notamment, les connaissances dont on dispose demandent encore à être sérieusement approfondies, par ex. en ce qui concerne l'ordre de plantation et la sélection d'espèces adaptées au site.
Le succès de l'entreprise suppose également qu'on parvienne à rétablir le caractère naturel du sol, c'est-à-dire pour les facteurs physiques par ex. une perméabilité, une granulométrie et une structure donnée et pour les facteurs chimiques par ex. un certain pH, un certain équilibre biologique et l'absence de polluants, afin que ce sol puisse à nouveau remplir ses diverses fonctions de réservoir d'eau, cadre de vie pour la faune et la flore et substrat pour la production agricole.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
En Allemagne, l'exploitation minière et les questions d'environnement s'y rapportant sont réglementées pour l'essentiel par la loi du 13 août 1980 "Bundesberggesetz" (BBergG), par le décret du 13 juillet 1990 sur les études d'impact (UVP - VBergbau), les Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air (TA-Luft), et pour la protection contre le bruit (TA-Lärm), la loi sur les nuisances (BImSchG) avec ses prescriptions d'application, les ordonnances relevant du secteur minier et la législation à l'échelle régionale sur les paysages, la protection de l'environnement et les activités extractives. Sont également applicables une série de directives du VDI, l'association des ingénieurs allemands, concernant essentiellement les équipements techniques.
D'autres pays industriels tels les Etats-Unis, le Canada, la Grande-Bretagne, disposent d'une législation analogue, les prescriptions étant même en partie plus sévères. Citons pour les Etats-Unis le "Clean Water Act" et le "Surface Mining Control and Reglementation Act", promulgués tous deux en 1977. Ces textes législatifs sont complétés par des prescriptions des organismes "Office of Surface Mining Reclamation and Enforcement" (OSM) et "Environmental Protection Agency (EPA), créés spécialement pour les besoins de la cause.
L'élément clé pour l'appréciation de l'impact écologique et pour la mise au point du programme de réhabilitation ultérieur est une étude du contexte naturel et social tel qu'il se présente avant le démarrage des activités, qui doit répondre de manière exhaustive à toutes les questions d'ordre physique, biologique et social touchant à l'environnement. On se reportera également au dossier "Secteur minier - Reconnaissance, prospection et exploration des ressources géologiques", dans lequel la question a déjà été abordée.
Dans de nombreux pays, on a pu observer un regain de l'intérêt porté à l'environnement et le souci de protéger ce bien naturel. Néanmoins, la sensibilisation à ces problèmes n'a pas encore mené partout à l'établissement de lois sur la protection de l'environnement. Mais même dans les pays où ce premier pas a été franchi, souvent les lois ne sont pas appliquées, faute de moyens de contrôle et de surveillance. L'absence d'une trame législative et/ou l'application insuffisante des lois a de graves répercussions sur l'environnement, tant pour les exploitations de grande envergure que pour les micro-activités minières. Or, on pourrait envisager une réglementation minière selon laquelle l'exploitant devrait s'engager à porter la responsabilité des effets de son activité minière. Pour les micro-entreprises de ce secteur, difficiles à surveiller, on pourra par ex. adopter la démarche proposée au Congrès international des Nations Unies sur le secteur minier et l'environnement à Berlin et constituer des réserves financières en majorant la taxe de concession d'un montant approprié. Ainsi, lorsqu'une concession abandonnée présente des dégâts écologiques importants, la restauration nécessaire pourra être financée grâce à ces réserves. Inversement, un exploitant qui fait approuver l'état final du site lorsqu'il abandonne sa concession peut récupérer les fonds qu'il a dû verser.
Les principaux problèmes de dégradation et de destruction sont à mettre sur le compte d'activités illégales. Il s'agit par ex. de chercheurs d'or ou de pierres précieuses et d'orpailleurs clandestins qui, arrivant en grand nombre et travaillant de façon incontrôlée, occasionnent des dégâts très étendus s'accompagnant souvent de la contamination des sols et des rivières (mercure et cyanures dans le cas d'occurrences aurifères). Dans ce cas, les moyens juridiques se sont eux aussi avérés totalement inappropriés. En effet, ces mineurs sont extrêmement mobiles en raison de leur équipement rudimentaire et peuvent se soustraire très facilement aux contrôles. Pour accroître la difficulté, il est pratiquement impossible de surveiller ces personnes souvent nombreuses, qui sont prêtes à user de violence si nécessaire pour défendre leurs intérêts. Aux problèmes de l'environnement naturel viennent encore s'ajouter les tensions sociales apparaissant entre différents groupes aux intérêts divergents.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Dans les régions faiblement peuplées ou peu développées, les industries extractives marquent presque toujours l'avènement d'une nouvelle infrastructure. Les projets miniers sont souvent contraints d'assumer la majeure partie des frais liés aux travaux de construction. Les ouvrages à réaliser vont des routes et chemins de fer pour l'accès au gisement et des moyens de transport pour les minéraux extraits jusqu'aux cités où loger les ouvriers et leurs familles, avec toutes les installations qui s'y rattachent (approvisionnement, assainissement, etc). La nouvelle infrastructure peut amener un phénomène de colonisation de plus grande ampleur et le développement économique de la région.
Dans les exploitations de minerai en particulier, on s'efforce souvent d'implanter les ateliers de première transformation du produit brut sur les lieux mêmes de l'extraction. Ainsi, l'entreprise transformatrice a la possibilité d'exploiter les magasins de stockage et autres installations en commun avec l'entreprise minière. En ce qui concerne les mines de lignite et de charbon, la matière première extraite ou sortant du lavoir (préparation mécanique) est souvent employée directement à la production d'électricité dans des centrales thermiques. C'est pourquoi ces centrales vont s'implanter à proximité des mines en question et s'accompagnent alors des postes d'interconnexion et lignes à haute tension nécessaires pour la distribution de l'électricité. Pour l'évacuation des résidus, on peut prévoir des décharges au sein de la mine aux emplacements où l'abattage est achevé. Mais ces résidus peuvent offrir des possibilités autres que la simple mise en décharge. Les cendres volantes produites dans les centrales électriques peuvent par ex. servir à stabiliser les voies de circulation aménagées sur l'aire d'une exploitation.
Les surfaces mises à contribution pour l'exploitation d'un gisement sont souvent à l'origine de conflits d'intérêts. Tout projet minier devra donc veiller à une planification régionale adéquate permettant de concilier les différents intérêts en jeu.
Si dans les pays à faible densité démographique, le problème des surfaces occupées se pose moins fréquemment, les activités minières peuvent néanmoins faire surgir des difficultés d'ordre juridique. Souvent, la propriété foncière ou les autres droits sur une parcelle de terrain ne sont pas souvent documentés et la délimitation des terrains ne s'appuie par sur des travaux de cartographie précis. La situation s'aggrave encore lorsque les groupes de population concernés n'ont pas de lobby ou qu'en raison de leur mode de vie ou de leur statut social, ils ne disposent que de moyens très limités pour préserver leur cadre de vie traditionnel. L'existence de ces personnes est alors véritablement menacée. Dans un tel contexte, les objectifs du développement régional devront inclure des éléments écologiques et ethniques en plus des aspects économiques.
D'une façon générale, on tiendra compte également des domaines d'intervention suivants, qui sont tous traités séparément dans un dossier spécifique et qui présentent d'importants recoupements avec le secteur minier des exploitations à ciel ouvert:
- Aménagement du territoire et planification régionale- Planification de la localisation des activités industrielles et commerciales- Planification du secteur énergétique- Aménagement et gestion des ressources en eau- Assainissement - Transports routiers- Secteur minier - Reconnaissance, prospection et exploration des ressources géologiques- Secteur minier - Exploitations souterraines- Secteur minier - Préparation et transport- Centrales thermiques.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
L'exploitation à ciel ouvert de matières premières minérales peut prendre deux formes différentes, à savoir l'abattage à sec et le dragage, applicable soit en milieu terrestre, soit en milieu sous-marin. Quel que soit le type d'exploitation, les activités minières ont toujours de graves répercussions sur l'environnement.
Bien que les activités soient en général limitées dans le temps (env. 20 à 50 ans), les interventions peuvent provoquer des dégradations irréversibles. Les dégâts directs les plus sévères concernent la surface du sol et le bilan des eaux souterraines et superficielles. L'extraction de minéraux à ciel ouvert s'accompagne en outre d'une pollution atmosphérique, de nuisances sonores, de l'altération des sols, de la faune et de la flore, ainsi que de problèmes sociaux dus à des conflits d'intérêts, des transferts de domicile, etc. Dans tous les cas, les conséquences dépendent toutefois des étendues touchées, du site et du climat. Par ailleurs, les aspects juridiques et les possibilités de contrôle jouent un rôle décisif pour l'ampleur des dégâts et pour leur limitation, notamment par remise en culture ou restauration du site. Quoi qu'il en soit, la remise en culture des surfaces impliquées revient toujours à substituer un nouvel écosystème à celui rencontré initialement.
Le succès des actions réparatrices reste souvent aléatoire, en particulier sur les sites pour lesquels on manque d'expérience. La limitation des dégâts passe par une planification, une préparation et une exécution rigoureuse du projet. Elle a pour condition préalable impérative l'analyse complète de la situation ex ante, à partir de laquelle s'établira le programme devant tenir compte des modifications induites par l'exploitation dans la région et des effets sur l'environnement. On inclura dans les mesures accompagnatrices non seulement les indemnisations requises, mais également le déplacement des groupes de population habitant sur le site et l'élaboration d'un plan de restauration.
Ces mesures seront complétées par la formation et la sensibilisation des agents des organismes et institutions impliquées et autres personnes concernées, afin que le projet soit conduit dans le souci de la protection de l'environnement.
La nécessité de minimiser les coûts ne doit pas pousser les promoteurs et responsables d'un projet à négliger les dépenses pour la protection de l'environnement. Les responsables devraient veiller dès l'instruction et l'approbation d'un projet à ce que celui-ci intègre des mesures appropriées de préservation de l'environnement et de réaménagement du site et qu'il prévoie une gestion optimale des ressources. De plus, on s'assurera que les fonctions de contrôle et de réglementation requises ont bien été mises en place.
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37. Secteur minier - Exploitations souterraines
1. Présentation du domaine d'intervention
Les exploitations minières ont pour but de récupérer les matières minérales présentes à la surface du globe. Dans le cas des mines souterraines, les matières premières sont abattues au fond puis amenées au jour. L'accès aux matières premières s'obtient par creusement de puits et galeries débouchant au jour (les opérations de transformation des matériaux qui suivent l'extraction font l'objet d'un dossier distinct "Secteur minier - Préparation et transport"). Le présent dossier traite uniquement de l'abattage en souterrain de matières premières minérales à forte cohésion.
On compte env. 70 sortes de minéraux exploitables, que l'on rencontre accumulés dans la croûte terrestre en une masse homogène ou sous forme de mélange naturel de plusieurs espèces minérales (minéraux accompagnateurs). On parle dans ce cas d'associations minérales.
L'exploitation souterraine englobe toutes les activités visant à récupérer les réserves de matières premières du sous-sol. Celles-ci ne se limitent pas à l'abattage et à la manutention des volumes abattus. Il faut compter également les travaux de pré-exploitation, la mise en place des infrastructures requises, le rattachement aux voies de transport, les aires de stockage et les installations de surface tels les bâtiments administratifs, ateliers etc., ainsi que toutes les mesures à prendre pour la sécurité des mineurs. En ce qui concerne les travaux et ouvrages du fond, on distingue notamment:
- l'abattage- la manutention- l'aérage- le chargement- l'exhaure- le soutènement
Dans de nombreux pays, on rencontre de petites entreprises pratiquant l'exploitation à faible découverte sur la base de tranchées, que l'on peut considérer comme une forme intermédiaire entre l'exploitation souterraine et l'exploitation à ciel ouvert.
On mettra à part les procédés spéciaux ne nécessitant pas d'accès direct (sans ouverture de la mine) pour la ponction des matières premières, comme c'est le cas pour la dissolution en place dans les mines de sel, la lixiviation in situ ou la gazéification en place du charbon, où les substances utiles sont d'abord converties en une forme qui les libère de leur gangue et permet de les amener au jour.
Les mineurs travaillent dans les cavités souterraines créées par l'exploitation. Les conditions de travail résultant de l'air, de sa température, son hygrométrie, sa teneur en gaz nocifs ou explosifs ou en substances radioactives, mais aussi de l'humidité, des dégagements de poussière et du bruit, sont fonction du minéral à extraire d'une part et des roches encaissantes, de la profondeur et de l'équipement disponible d'autre part.
Les sites d'implantation des exploitations souterraines sont imposés par les occurrences minérales exploitables. Les exploitations souterraines se rencontrent dans toutes les zones climatiques, dans les régions isolées aussi bien que sous des grandes villes, au fond de la mer et dans les régions de haute montagne. La taille des exploitations va d'une capacité d'extraction de moins de 1 tonne par jour à plus de 15 000 tonnes par jour. La profondeur des niveaux d'exploitation varie entre quelques mètres et plus de 4000 m.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
Les effets des activités minières se manifestent à trois niveaux différents: dans le gisement et les roches encaissantes, dans les espaces souterrains excavés et à la surface. Une exploitation optimale des ressources minérales assurant en même temps la limitation des répercussions sur l'environnement suppose l'établissement d'un programme détaillé pour la conduite des opérations et les méthodes et techniques d'abattage.
2.1 Effets concernant le gisement et les roches encaissantes
2.1.1 Diminution des ressources naturelles
L'exploitation d'une mine souterraine a pour conséquence majeure la diminution de ressources non renouvelables. Outre les matières premières extraites, il faut compter les pertes à l'abattage et les préjudices causés à d'autres portions du gisement. Le moyen le plus simple de prévenir ces effets indésirables consiste en un remblayage des vides et en une planification minière intelligente.
Suivant les conditions régnant dans l'exploitation, certaines matières premières (charbon et minerais sulfurés) peuvent s'enflammer spontanément et provoquer un feu de mine.
2.1.2 Perturbation de l'environnement géologique
La mise en exploitation d'une mine souterraine requiert le creusement d'excavations sous terre, qui perturbe l'équilibre des terrains environnants en engendrant des contraintes et des mouvements dans le massif rocheux. Comme effets potentiels de l'extraction de matériaux sur l'environnement géologique, il convient de mentionner:
- les affaissements dus à l'éboulement de la roche dans les cavités dégagées. Les effets de ces affaissements peuvent se répercuter jusqu'en surface et endommager des bâtiments et autres installations. Pour les mesures de prévention, voir point 2.3.3.
- la destruction des parties supérieures du gisement. Ceci serait toutefois lié plutôt à une planification minière déficiente.
2.1.3 Perturbation du régime des eaux souterraines
La réalisation d'un ouvrage souterrain a pour effet de modifier le bilan d'eau du massif rocheux creusé en raison des nouveaux systèmes de canalisation et de drainage mis en place. L'exhaure (pompage) peut provoquer par ex. un abaissement sensible du niveau de la nappe phréatique, qui pourra entraîner alors une altération notable de la flore en surface (voir également point 2.3.2.).
2.1.4 Altération de la qualité de la nappe phréatique
Une éventuelle pollution de la nappe phréatique peut être due à différents facteurs. Il peut s'agir d'eaux de mine (voir point 2.2.4) s'infiltrant accidentellement dans les nappes souterraines, de solutions et lessives employées dans le cas de la dissolution ou lixiviation en place, de fuites de produits réfrigérants employés pour le fonçage des puits, ou encore de l'infiltration d'eaux s'égouttant des terrils. Des mesures de protection efficaces consistent à imperméabiliser les sols, les puits et les quartiers d'exploitation épuisés et à installer un système de drainage et/ou de canalisation de ces eaux.
2.2 Effets produits au fond de la mine
Les conditions prévalant dans une mine souterraine résultent de l'interaction entre les mineurs, les machines, les roches et l'atmosphère. Les effets des ouvrages souterrains concernent en premier lieu l'homme qui y travaille. La priorité revient donc aux aspects de la sécurité et de la santé des mineurs.
2.2.1 Air
L'atmosphère régnant au fond d'une mine est influencée non seulement par les activités déployées, mais aussi par la température du massif rocheux, qui augmente avec la profondeur, et les gaz et liquides que la roche peut renfermer.
Tableau 1
Facteur influençant l'air/l'atmosphère dans les mines souterraines
Source de dangerOrigineNature du dangerMesures préventivesValeurs des paramètresManque d'oxygène (O2) Min. 19%Atmosphère pauvre en oxygène ou grisouteuse, respiration, lampes à flamme nue, feux de mineLassitude, asphyxieAérageRayons ionisantsComposants radioactifs de la roche, sondes de mesureIrradiation, problèmes de santéLimitation du temps de travail avec contrôle des doses d'irradiation RadonSe dégage de la rocheIrradiationAérage, limitation de la durée de travail Grisou (méthane CH4) Explosif de 5 à 14% Dégagement de méthane dans les mines à charbonExplosionCaptation des gaz, aérage, versions anti-déflagrantes pour les appareilsPoussière de charbonAbattage, transport du charbonExplosionNeutralisation (par arrosage par ex.), protection contre les coups de grisouMonoxyde de carbone (CO)----------> 50 ppmGaz d'échappement, dégagement dans les mines de houille laissées ouvertesIntoxicationAérageDioxyde de carbone (CO2)---------->1%Inclusion dans des dépôts de sel, gaz d'échappement, se dégage des eaux thermalesAsphyxieAérageSulfure d'hydrogène (H2S)----------> 20 ppmSe dégage des eaux d'exhaure et eaux thermalesIntoxicationAérageOxydes d'azote (NOx) et fumées de tirTirs à l'explosifIntoxicationAérage, limitation des tirs à certains moments de la journéeGaz d'échappementMoteursIntoxicationAérageGaz de combustion, fuméesFeux de mineIntoxicationExtinction, barrages, mesures de préventionBrouillard d'huile Appareillage pneumatiqueIntoxicationNeutralisation des brouillards (par arrosage par ex.)TempératureTempérature élevée des roches, chaleur des moteursLassitudeAérage, refroidissement de l'air2.2.2 Bruit
Le bruit engendré dans une exploitation souterraine est dû en premier lieu aux machines de foration, aux tirs à l'explosif, ainsi qu'à l'emploi de moteurs à combustion, à air comprimé ou hydrauliques. Les moyens de transport (bandes transporteuses, trains, véhicules) et les ventilateurs constituent également des sources sonores.
Les machines peuvent être conçues ou transformées de façon à réduire les émissions sonores. A partir d'un certain niveau de pression acoustique, le port de protections auditives est obligatoire.
2.2.3 Poussières
Les charges de poussières (par ex. poussières minérales dans les mines de charbon) doivent être limitées autant que possible en raison de leurs risques pour la santé. La plus dangereuse des affections est la silicose, provoquée par les poussières de quartz. Toutes les opérations s'accompagnant d'une désagrégation mécanique de la roche, à savoir la foration, les tirs de mines, le concassage, la manutention etc. provoquent un dégagement de poussières.
Les poussières nocives pour les mineurs peuvent provenir entre autres des minéraux suivants: amiante, béryllium, fluorite, minerais de nickel, quartz, mercure, cinabre, dioxyde de titane, oxyde de manganèse, composés de l'uranium, minerais d'étain. L'amiante sous forme de poussières fines, les poussières inhalables de minerais de nickel et de béryllium ainsi que la suie des moteurs diesel sont cancérogènes. Les poussières de charbon présentent en outre un risque d'explosion.
A titre de mesure préventive, les poussières peuvent être neutralisées par arrosage en cours de foration ou de transport des matériaux ou par infusion du massif avant l'abattage. Le port de respirateurs empêche l'inhalation de poussières. Quant aux particules de suie, elles peuvent être captées par des filtres montés sur les moteurs à combustion.
2.2.4 Eaux de mine
Les activités minières s'accompagnent d'une altération de la qualité des eaux de mine.
Les mineurs devront se protéger contre les eaux agressives par une tenue vestimentaire adéquate. Pour éviter la dégradation des équipements, on choisira des matériaux à bonne tenue à la corrosion.
Tableau 2
Facteurs de pollution des eaux de mine et eaux superficiellesExemples de charges polluantesMesures à prendre/procédés d'épurationModification du pHNeutralisationSubstances inorganiques solublesMétaux lourds, sels, soufrePrécipitationMatières en suspension non solubles, inorganiquesBouesAgglomération et décantationSubstances organiquesHuiles, graisses, lubrifiants, émulsifiantsPrécipitation dans des décanteursAugmentation de la températureRefroidissement, mélange de l'air 2.3 Effets en surface
Les effets en surface sont dus à la communication entre le fond et les installations du jour et plus précisément à l'aérage, à l'exhaure et au transport des matériaux abattus. Ils sont produits également par les installations du jour complétant l'équipement du fond. Par ailleurs, les tirs de mines provoquent des ébranlements et parfois des mouvements du massif rocheux perceptibles en surface.
2.3.1 Air/atmosphère
Si la ventilation des galeries se fait sans système de filtrage sur les puits et galeries débouchant au jour, elle peut être à l'origine d'une pollution atmosphérique ayant des répercussions négatives sur la végétation des alentours en particulier. La mise en remblai et l'exposition des terrils et verses à la déflation peuvent être à l'origine d'une pollution atmosphérique considérable, notamment en raison des dégagements de poussière.
Ces dégagements peuvent être limités par un arrosage des produits au moment de la mise en remblai et par la plantation immédiate de végétaux sur les terrils et verses ainsi que l'aménagement de talus de protection plantés eux aussi de végétaux. Dans les régions arides n'autorisant pas de tels écrans de verdure, on préviendra la pollution atmosphérique en limitant les activités sous le vent.
Dans le cas des mines de charbon, on se trouve confronté à de grandes quantités de méthane (CH4) l'un des principaux gaz à effet de serre. La meilleure solution consiste ici en un dégazage contrôlé du méthane par forages préliminaires et aspiration (avec valorisation du méthane recueilli). Les particules solides dont sont chargés les effluents gazeux des mines s'éliminent pour la plus grande part au moyen de filtres.
2.3.2 Eau
Le pH des eaux de mine - notamment dans le cas de minerais sulfurés - peut se situer dans la plage acide (en-dessous de 5,5). On veillera au respect des teneurs limites prescrites pour les sulfates, les chlorures et les métaux.
Ces teneurs doivent être contrôlées si les eaux souterraines sont consommées comme eau potable ou si elles sont rejetées dans les eaux superficielles. On examinera en particulier quels anions et cations apparaissent dans les eaux de mine et on déterminera leur potentiel de risque en fonction de leur concentration et de leur toxicité.
Il importe de souligner ici que les terrils constitués des déblais de la mine souterraine peuvent présenter de fortes concentrations en chlorures et en sulfates. Il faudra surtout tenir compte de cette éventualité dans le cas de terrils de sels en climat humide, où les sels peuvent être dissous par les précipitations.
Pour les rejets dans les eaux superficielles, on veillera à ne pas dégrader des écosystèmes sensibles, à ne pas provoquer une accumulation à long terme de substances polluantes et à ne pas entraver d'autres possibilités de valorisation de ces eaux (pêche par ex.).
Lorsque les eaux polluées d'un fleuve arrivent en zone côtière ou se jettent dans la mer, elles peuvent entraîner une pollution de l'eau de mer, l'altération des fonds marins, des pêcheries et des zones de nidification de la faune aviaire.
Finalement, les exploitations souterraines sont consommatrices d'eau. L'eau est nécessaire entre autres pour la foration, le remblayage, l'exploitation hydraulique etc.
Pour prévenir la pollution des eaux superficielles et souterraines, on appliquera les mesures décrites au point 2.2.4.
2.3.3 Affaissements
Lorsqu'une mine est mise en exploitation, les risques les plus fréquents pour la surface topographique résident dans des affaissements, qui peuvent se manifester selon les cas par des tassements, des inclinaisons, des courbures, des décalages, des distorsions et des compressions du sol. Ces phénomènes affectent avant tout les bâtiments et les équipements d'infrastructure, mais aussi l'environnement naturel. La moindre modification de la pente du terrain aura des incidences sur les systèmes de conduite d'eau, canaux et fleuves par ex., mais aussi sur les cultures de riz pluvial.
La protection contre les risques de ce type commence au stade de la planification régionale, qui doit prendre en compte les éventuelles conséquences d'un affaissement provoqué par l'excavation minière.
Le soutènement des ouvrages souterrains et le remblayage des vides avec les stériles ou le recours à des méthodes d'extraction appropriées peuvent empêcher ou du moins réduire les affaissements.
Un bon découpage du gisement et la progression contrôlée des tranches d'abattage permet en outre d'obtenir des affaissements plus lents et plus réguliers, évitant ainsi une détérioration des bâtiments et des réseaux publics d'approvisionnement à la surface.
2.3.4 Terrils, emprise de l'exploitation, paysage
Dans la grande majorité des cas, on voit apparaître à proximité de la mine de grands terrils constitués des stériles excavés lors du creusement des galeries. Ce type de dépôt devra faire lui aussi l'objet de mesures de contrôle quant aux teneurs résiduelles en métaux, bien que ces teneurs soient surtout significatives pour les terrils recevant les déchets de la préparation mécanique. Souvent, la plantation ultérieure de végétaux sur les terrils se heurte à de nombreuses difficultés. Dans la phase d'étude de l'exploitation, on prévoira les actions de restauration du site qui s'imposent.
A la surface, l'infrastructure et les installations du jour d'une mine souterraine (installations de manutention, bâtiments, ateliers, aires de stockage, approvisionnement en énergies, rattachement au réseau routier existant) occupent également une certaine étendue. Le carreau de la mine avec ses installations peut porter atteinte à l'esthétique du paysage, quand bien même on aurait tenté quelques agréments architecturaux. L'aménagement d'une telle zone industrielle entraîne donc une transformation du paysage aux environs de la mine. S'il s'avère nécessaire de déplacer des groupes de population, les personnes concernées devront être indemnisées en conséquence.
L'abaissement de la nappe phréatique peut avoir des répercussions négatives sur la végétation des alentours et provoquer le tarissement de cours d'eau. Par voie de conséquence, le monde animal et l'homme peuvent également être touchés, par ex. lorsque l'altération du bilan hydrique amène une réduction des disponibilités en eau de boisson.
Comme mesure compensatoire pour la protection des zones humides, il peut s'avérer nécessaire d'alimenter artificiellement la nappe phréatique. Avec la baisse du niveau de la nappe phréatique, il faut par ailleurs s'attendre à des affaissements pouvant entraîner par exemple la détérioration de bâtiments.
Finalement, on percevra également à la surface les ébranlements dus aux tirs à l'explosif et éventuellement des mouvements de terrain.
2.4 Effets de l'exploitation souterraine dans son ensemble
Pour les exploitations souterraines situées dans des régions isolées, l'aménagement du site est susceptible de déclencher des phénomènes de colonisation spontanée et le déploiement d'autres activités. On devra tenir compte dès le départ de ce genre d'effets secondaires indésirables et prévoir des mesures appropriées.
L'emploi systématique de bois comme matériau de soutènement peut se traduire par la mise en coupe de grandes étendues de forêt ouvrant ainsi la voie à l'érosion. Un programme de boisement prévoyant la plantation d'espèces à croissance rapide aux alentours de la mine constituerait un moyen d'atténuer ce problème. Malgré tout, la modification de l'écosystème est inévitable à long terme. Seul le recours à la technique du boulonnage ou au soutènement métallique permettra de réduire sensiblement la consommation de bois.
Presque partout dans le monde, la tradition et l'environnement social et culturel interdisent aux femmes de travailler dans les mines souterraines. Les emplois qui se créent sont donc réservés aux hommes, hormis parfois certains travaux relevant de la préparation mécanique, de la commercialisation et du secteur tertiaire. Quant aux enfants, il devrait être interdit de les employer dans des mines souterraines. D'autres problèmes d'ordre social peuvent également surgir si les logements pour les mineurs et leurs familles de même que les ouvrages d'infrastructure (approvisionnement en eau, marchés, écoles) sont insuffisants et si les mineurs ne bénéficient pas de la couverture sociale requise.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
3.1 Air
Les taux de gaz admissibles en Allemagne dans les mines souterraines figurent dans les arrêtés BVOSt et BVOE du service des mines (Landesoberbergamt) du Land Rhénanie du Nord-Westphalie, et dans ses directives spéciales en matière d'exploitations minières.
Les consignes de sécurité relatives à la teneur en méthane (CH4, grisou) de l'atmosphère du fond sont les suivantes:
Taux supérieur à 0,3 %:Mise hors service des lignes de trolleysTaux supérieur à 0,5 %:Enregistrement des valeurs mesuréesTaux supérieur à 1,0 %:Coupure des équipements électriquesTaux supérieur à 2,0 %:Coupure des appareils de surveillancePour les installations de captation du gaz, on se réfèrera aux directives relatives au captage du gaz (voir bibliographie, ouvrages et textes spécialisés).
En ce qui concerne le monoxyde de carbone (CO), on prévoira à partir de 50 ppm les mesures spéciales de sécurité et de sauvetage définies dans le plan de sauvetage minier de 1982 (HGRW).
Quant au dioxyde de carbone (CO2), il oblige à évacuer le personnel lorsque son taux atteint 1,0 %.
Dans les atmosphères où le taux d'oxyde d'azote atteint 300 ppm (avec 30 ppm pour le NO2), le séjour est limité à 5 minutes maximum. Pour 100 ppm NOx (10 ppm NO2 maximum), la durée de séjour autorisée est de 15 minutes par poste.
La teneur en oxygène ne doit pas descendre en-dessous de 19%.
Les concentrations en sulfure d'hydrogène (H2S) se doivent pas dépasser 20 ppm.
Toutes les mesures de taux de gaz s'effectuent à l'aide d'un appareil étalonné, en vente dans le commerce.
Dans les galeries de section importante de la mine, l'air doit circuler à une vitesse d'au moins 0,1 m/s et sur les lignes de trolley à au moins 1,0 m/s. Dans les ouvrages souterrains servant à la circulation, la circulation de l'air ne doit pas dépasser 6,0 m/s.
Pour une ambiance de travail présentant 0,06 à 0,12 % de CO, le débit d'air frais à assurer par personne est de 6 m3/mn, avec 3 à 6 m3/mn en plus pour chaque cheval des engins diesel employés.
La vitesse de circulation de l'air se mesure au moyen d'anémomètres; les débits d'air se calculent à partir de ces vitesses et de la section des galeries.
Certains règlements relatifs aux taux de gaz, aux débits et à la circulation de l'air sont en vigueur dans différents pays, notamment en Inde dans les houillères, au Chili dans le secteur minier, en République Populaire de Chine etc.
3.2 Bruit
Pour les valeurs limites des nuisances sonores dans les mines souterraines, on pourra, à titre indicatif, se reporter aux prescriptions du service des mines de Dortmund (Landesoberbergamt, LOBA).
Selon une des directives du LOBA, le niveau de pression acoustique des appareils de foration ne doit pas dépasser 106 dB(A) à 1 m de distance.
Le port de protections auditives individuelles est imposé à partir d'un certain niveau acoustique. En 1992, la directive européenne de 1988 sur le bruit est entrée en vigueur pour le secteur minier allemand. Des prescriptions relatives à la mesure du bruit ont été établies par la caisse syndicale des mineurs de Westphalie à Bochum (Westfälische Berggewerkschaftskasse). Les appareils de métrologie nécessaires sont en vente dans le commerce.
3.3 Poussières
En République Fédérale d'Allemagne, les diverses valeurs limites applicables au travail en ambiance poussiéreuse sont éditées chaque année par la Deutsche Forschungs-Gemeinschaft, organisme de recherche dont le siège se trouve à Bonn. Dans la mesure où les poussières auxquelles sont exposées les hommes de la mine sont préjudiciables à la santé, il est recommandé de se référer à ces valeur limites ou à d'autres prescriptions équivalentes (par ex. celles d'organisations internationales comme la Banque Mondiale).
Le paramètre le plus important parmi les concentrations maximales admissibles dans les ambiances professionnelles est la concentration en poussières fines de quartz. La limite est fixée à 0,15 mg/m3. On distingue en outre les poussières fines chargées de quartz (= poussières contenant plus de 1% de quartz), pour lesquelles la concentration maximale admissible est de 4 mg/m3. Jusqu'en 1992, les valeurs limites applicables dans les houillères se situaient encore à 0,60 mg/m3 pour les poussières de quartz et 12 mg/m3 pour les poussières à teneur en quartz, mais elles ont également été abaissées par la suite.
Pour une personne travaillant en atmosphère poussiéreuse, l'exposition mesurée en mg/m3 multipliés par le nombre des postes effectués ne doit pas dépasser 2 500 sur cinq ans. Les postes de travail sous terre sont classés en différentes catégories d'exposition aux poussières.
Les personnes atteintes de pneumoconiose légère ne doivent pas être exposées à une charge de poussière équivalent à plus de 1 500 mg/m3 x le nombre de postes en l'espace de 5 ans. Dans le Land Rhénanie-du-Nord-Westphalie, qui compte le plus de mines en République Fédérale d'Allemagne, la conduite des mesures et l'exploitation des valeurs obtenues sont réglementées par l'ordonnance relative aux houillères, art. 44-48 (dernière version du 19/02/1979).
Tableau 3
Autres seuils limites de concentration en poussière applicables au secteur minier:
Fibres/m3mg/m3Amiante, crocidolite0,5 x 106*0,025*Tous les autres types 1 x 106*0,05*Poussières fines chargées d'amiante--2,0*BérylcancérogènePoussière fine d'oxyde de fer--6Fluorite--2,5Poussières de minerai de nickel (sulfuré)cancérogèneMercure0,1Cinabre0,01Dioxyde de titane6Oxydes de manganèse1Composés d'uranium0,25Les valeurs sont obtenues par analyse d'absorption atomique et analyse par fluorescence X.
L'application de ces résultats et des méthodes de mesure et d'analyse utilisées en Allemagne à des projets implantés dans des pays en développement est tout à fait indiquée (voir ibliographie).
* teneurs limites normales à respecter en continu
3.4 Eau
Au sein de la Communauté Européenne, le rejet dans le milieu récepteur des eaux et effluents du secteur industriel et minier fait l'objet d'une réglementation très stricte. Les directives du Conseil des Communautés Européennes en date du 16/07/75 relatives à la production d'eau de boisson dans les Etats membres, complétées par le texte du 15/07/80, distinguent trois catégories d'eau demandant une épuration plus ou moins poussée: catégorie A1 répondant à des exigences sévères, catégories A2 et A3 aux exigences moindres. La réglementation se fonde ici sur des niveaux guides (G) et des valeurs imposées (I). Dans le tableau ci-dessous figurent les valeurs correspondant à la troisième catégorie (A3). A titre de comparaison, le tableau reprend également les seuils (S) et les valeurs limites (VL) fixées par le "Landesamt für Wasser und Abfall" du Land Rhénanie du Nord-Westphalie (Projet d'arrêté sur l'eau de boisson, TVO du 26/07/1984).
Tableau 4
Prescriptions concernant la qualité de l'eau potable
Elém.CEERNWElém.CEERNWg/lG IS VLmg/lG IS VLFe-0,2-0,2Cr-0,050,030,05Mn-0,1-0,1Pb-0,050,010,04Cu1--0,03-Se-0,01--Zn1-0,12,0Hg0,00050,001--B1---Ba-1--Mg--2550NO32550511Na--50150SO4150250120240K--512Cl200-25-Ni-0,050,030,05F0,7/1,71--As-0,10,0060,04Cd-525pH5,5 - 96,5 - 83.5 Sols
L'exploitation de verses et terrils reverdis à des fins agricoles n'est guère prévue. Au cas où l'on envisagerait une telle valorisation du site, on se réfèrera aux teneurs admissibles en métaux lourds dans les sols fixées dans les directives de l'association allemande "Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten" de Darmstadt ou de l'Office de l'Agriculture et des Forêts ("Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft") de Berlin. D'une façon générale, il faudra examiner dans quelle mesure les substances présentes dans les verses et terrils et les risques de lessivage sont susceptibles d'apporter des restrictions pour l'exploitation des sols.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
L'impact sur l'environnement des exploitations souterraines ne peut s'examiner indépendamment des autres domaines d'intervention étroitement liés à ce secteur d'activité, dont voici les principaux:
- La prospection minière et l'exploration des gisements en tant que travaux préparatoires à l'exploitation proprement dite;
- La préparation mécanique des matières premières extraites (première étape de transformation vers l'obtention de produits commercialisables), qui s'effectue généralement sur le carreau de la mine ou au voisinage immédiat de l'exploitation, dans des ateliers centralisés;
- La production d'électricité à partir des matières premières extraites dans des centrales thermiques, notamment dans le cas du lignite, où la centrale est souvent implantée au voisinage direct de la mine;
- Le bâtiment et les travaux publics, dans la mesure où les exploitations, souvent situées à l'écart, nécessitent d'importants travaux pour la mise en place des infrastructures et le raccordement aux réseaux routiers et/ou ferroviaires existants;
- La mise en décharge, par ex. des boues sortant des épaississeurs, des huiles hydrauliques, huiles usagées, etc. dans le cadre de l'élimination définitive des matières résiduelles;
- La gestion des ressources en eau, le bilan hydrique et la qualité des eaux se trouvant modifiés en raison du rejet des eaux de mine dans les eaux superficielles ou souterraines et des quantités d'eau prélevées;
- La foresterie, impliquée dans la mesure où l'on a recours au boisage comme mode de soutènement, ceci nécessitant d'importants volumes de bois;
- Le développement régional, auquel les activités minières apportent toujours un élan considérable.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
En résumé, l'exploitation de mines souterraines se présente comme une activité ayant d'importantes répercussions sur l'environnement. En effet, les ponctions minières qui contribuent à l'épuisement des ressources naturelles, les modifications apportées au milieu géologique et à la nappe phréatique, l'altération de la qualité de l'air, le bruit, les poussières, l'altération des eaux superficielles et l'atteinte à l'intégrité du paysage sont autant de facteurs susceptibles de dégrader fortement l'environnement.
Par rapport aux exploitations à ciel ouvert et à d'autres industries, la consommation d'espace est faible. Hormis les emplacements réservés aux verses et terrils, les surfaces nécessaires ne seront occupées que pour la durée de l'exploitation.
Les mineurs quant à eux sont confrontés à des sérieux problèmes liés au travail souterrain. Leur sécurité et leur santé est mise en jeu si les consignes prévues ne sont pas appliquées à la lettre.
Considérant l'environnement au sens large, il convient de citer également les répercussions sociales des mines souterraines, particulièrement marquées lorsqu'il s'agit d'exploitations à caractère spéculatif (par ex. métaux précieux ou pierres précieuses).
Un bon nombre de ces répercussions sur l'environnement peuvent simplement être limitées, mais non évitées entièrement. L'évaluation des effets produits et l'établissement de mesures préventives ou correctives demandent quantité d'informations relatives au site et aux installations. On est donc toujours confronté à une grande marge d'incertitude. On aura donc soin de faire figurer au catalogue des données à recueillir toutes les informations pertinentes et de commencer leur collecte dès les activités préliminaires de reconnaissance, prospection et exploration.
Dans l'ensemble, la fixation des seuils limites, leur surveillance et le contrôle des exploitations fonctionnent de façon exemplaire. Néanmoins, la transposition directe de seuils limites en vigueur en Allemagne dans d'autres pays ne réussira sans doute que dans quelques rares domaines, l'écart étant trop grand entre les différents contextes d'application. Néanmoins il faudrait dans tous les cas essayer d'atteindre un niveau qui permettra d'éviter les incidences négatives sur l'homme et son environnement. Un problème crucial dans le secteur minier est celui posé par les innombrables micro-activités du secteur informel, caractérisées par des méthodes de travail non contrôlables, inadaptées et hasardeuses, tant pour l'ouvrier que pour l'environnement.
La bonne conduite d'une exploitation minière suppose une étroite surveillance, c'est-à-dire des mesures effectuées régulièrement, la collecte de données et le contrôle du respect des principaux seuils limites fixés. A cet effet, l'action d'organismes de tutelle compétents est indispensable.
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Ouvrages et textes spécialisés
Méthane
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Monoxyde de carbone
Landesoberbergamt Dortmund: BVOSt §150.
Plan für Grubenrettungswesen, Hauptstelle für das Grubenrettungswesen der Bergbau-Forschung GmbH, Essen, 1982.
Dioxide de carbone
Landesoberbergamt Dortmund: BVOSt, §150
Hydrogène sulfuré
Landesoberbergamt Dortmund: BVOSt, §150
Oxydes de l'azote
Landesoberbergamt Dortmund: Sprengschadenrichtlinie
Vitesse de circulation de l'air
Landesoberbergamt Dortmund: BVOE, §19; BVOSt, §151; Sonderbewetterungsrichtlinie
Débit d'aérage
Landesoberbergamt Dortmund: BVOSt, §150.
Températures
Landesoberbergamt Dortmund: Klima-Bergverordnung, §3.
Bruit
Landesoberbergamt Dortmund: Maßnahmen für den Lärmschutz Kleinkaliber-Bohrgeräte (Bohrhämmer, Drehbohrmaschinen), Rundverfügung 12.21.11-4-7 (SB1.A2.4).
Westfälische Berggewerkschaftsklassen, Bochum: Geräuschmeßvorschriften DIN 45, 365; 52 Gruben-Diesellokomotiven; 53 Dieselkatzen; 54 Gruben-Gleislos-Fahrzeuge; 55 Rangierkatzen.
Poussières
Landesoberbergamt Dortmund: BVOSt, §44 à 48, mit Plan für die Staubmessungen an ortsfesten Meßstellen zur Festlegung und zur gravimetrischen Beurteilung der Feinstaubbelastung, MAK und BAT (cf. air).
Eau
Landesamt für Wasser und Abfall Nordrhein-Westfalen: Grundwasserbericht 84/85, Düsseldorf 10/85.
Richtlinien des Rates der Europäischen Gemeinschaften über die Qualitätsanforderungen an Oberflächenwasser für die Trinkwasser-Verordnung vom 16/06/1975.
Richtlinie des Rates der Europäischen Gemeinschaften über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch, Amtsblatt Europ. Gemeinschaften L 229/11 du 30/08/1980.
Terrils, sols
Kloke, A.: Orientierungsdaten für tolerierbare Gesamtgehalte einiger Elemente in Kulturböden, Mitteilungen des Ver-bandes deutscher landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten, fascicules 1 à 3, janvier, juin 1980.
Kloke,A.: Die Bedeutung von Richt- und Grenzwerten für Schwermetalle in Böden und Pflanzen, Mitteilungen der biologischen Bundesantalt für Land- und Forst-wirtschaft, Berlin-Dahlem, Heft 223, octobre 1984.
Stein, V.: Anleitung zur Rekultivierung von Steinbrüchen und Gruben der Steine und Erden Industrie, Cologne, Deutscher Institutsverlag, 1985.
Über die Schwermetallbelastung von Böden, Pflanzenschutzamt Berlin, 1985.
Bassins d'épuration
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38. Secteur minier - préparation et transport
1. Présentation du domaine d'intervention
La préparation des matières premières constitue une étape intermédiaire entre l'exploitation ou l'abattage des matières premières minérales et leur transformation en matériaux exploitables par l'industrie. Les travaux de préparation consistent à débarrasser les minéraux utiles de leur gangue (le stérile) et à les enrichir. La grande diversité des matières premières à traiter et des types de gisements exploités explique qu'il existe toute une palette de procédés de préparation, allant de la simple classification et du lavage de sables et graviers jusqu'aux procédés d'enrichissement de fines associations de minerais métalliques en passant par les méthodes relativement sophistiquées de la préparation du charbon. Les étapes de la transformation métallurgique, qui ont été traitées dans le dossier consacré aux métaux non ferreux ne font pas partie du domaine étudié.
Dans bien des cas, on peut observer une certaine corrélation entre la gravité de l'impact écologique et le degré de sophistication des procédés ou l'ampleur des moyens mis en oeuvre. Le présent dossier s'attachera particulièrement au cas des minerais, dont la préparation présente la plus grande palette de dégradations potentielles de l'environnement.
Il nous faut préciser que les cas spéciaux, tels la préparation du minerai d'uranium, ne sont pas abordés dans ce dossier, ceux-ci faisant l'objet d'une réglementation particulière à l'échelle mondiale. De même, les procédés de recyclage de matériel usagé tel batteries, verre perdu, se sont pas pris en compte.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Chargement et déchargement, transport
Le chargement et le déchargement de camions ou wagons peut provoquer d'importants dégagements de poussière. Au cours du transport, des poussières fines sont emportées par le vent. Quant aux camions eux-mêmes, ils émettent des substances nocives par leurs gaz d'échappement. Il sont de plus à l'origine de nuisances sonores, tout comme les chemins de fer d'ailleurs. Le transport par routes ou par rail est consommateur d'espace en raison des voies à aménager. La construction de nouvelles routes peut avoir des répercussions négatives sur l'équilibre naturel et les zones habitées (cf. à cet effet les dossiers "Aménagement des transports et communications", "Equipement en logements et réhabilitation de quartiers existants" et "Transports routiers").
Pour des raisons écologiques, les ateliers de préparation devraient être installés sur le site même de la mine ou à proximité immédiate. Ceci évite les transports par camions ou wagons, l'acheminement des matériaux pouvant se faire par bandes transporteuses. Dans le cas où les transports par camion sont indispensables, les routes empruntées devront être dotées d'une couche de roulement en matériaux bitumineux ou en béton de ciment. Elles feront l'objet d'un nettoyage régulier. Pour limiter les dégagements de poussière, il est recommandé de prévoir une installation de lavage des pneus ou, à défaut, de nettoyer régulièrement les véhicules. On veillera également au choix de véhicules à faible niveau sonore et peu polluants, de façon à limiter les émissions de monoxyde de carbone, d'hydrocarbures, d'oxydes d'azote et de suie ainsi que le bruit. Au titre des mesures préventives en cours de transport, on pourra également humidifier le chargement avec de l'eau, le recouvrir ou encore employer des récipients fermés. Pour le chargement et le déchargement de produits pulvérulents, les dispositifs devront être dotés de systèmes de captage et de dépoussiérage (par ex. sur les trémies des tubes toboggans ou sur les goulottes de déversement). L'air qui a été expulsé lors du déversement de produits pulvérulents dans des récipients de transport fermés devra subir un dépoussiérage. Le taux d'élimination prescrit pour ces poussières est fonction de leur degré de nocivité. On pourra employer à cet effet des cyclones ou des filtres à tissu.
Les bandes transporteuses sont à mettre sous caisson, non seulement pour des raisons d'entretien, mais également pour réduire les poussières et les émissions sonores. Le niveau de puissance acoustique des groupes moteurs des bandes abrités dans les tours d'extraction est très élevé, pouvant atteindre 120 dB(A). Pour bien définir les mesures de lutte supplémentaires contre les nuisances sonores, il faudra considérer l'ensemble des sources sonores de l'atelier de préparation mécanique. En ce qui concerne le déversement des produits dans les silos, la réverbération du son dépend essentiellement des ouvertures qu'ils comportent. Les opérations sont moins bruyantes si l'on prévoit en outre des sas d'isolement acoustique.
2.2 Concassage, criblage, broyage, classification
Le concassage primaire des matériaux se fait de préférence dans des concasseurs à mâchoires; ceux-ci sont suivis d'une installation de criblage, dont le refus est renvoyé au concassage. Les fragments de taille convenable sont accumulés dans des silos de stockage intermédiaire. Une bande transporteuse achemine ensuite les produits vers le broyeur. La classification des matériaux broyés consiste à trier les grains selon leur finesse. Les fragments trop gros retournent au broyage, tandis que la fraction normale est stockée en silo. Un broyage plus fin avec une nouvelle classification peut se faire au moyen de broyeurs à barres ou à boulets.
Toutes les étapes de travail s'accompagnent de bruit et de dégagement de poussières, ce qui constitue une nuisance non seulement pour les personnes employées à ces postes, mais également pour l'environnement en général.
Il n'est pas possible d'avancer des chiffres absolus pour les quantités de poussières engendrées, puisqu'elles dépendent entre autres de la structure cristalline des minéraux, de la nature des associations minérales, du coefficient de réduction et de la technologie des équipements. Quoi qu'il en soit, il est sûr qu'avec des installations dont la capacité peut atteindre actuellement 50 000 t/jour, tous rejets de poussières, aussi minimes qu'ils soient, ont des incidences sur les sols et la végétation au voisinage des installations. Les retombées de métaux lourds notamment peuvent être préjudiciables à la santé (absorption par le biais de la chaîne alimentaire). Aux postes de travail, la présence de poussières fibrogènes peut provoquer des cas de silicose ou d'asbestose.
Pour réduire autant que possible les charges de poussière, les machines devront être encoffrées. Aux emplacements ne se prêtant pas, pour des raisons techniques, à un encoffrement, les effluents chargés de poussière devront être captés et acheminés vers un séparateur. Le choix du système de filtrage à mettre en oeuvre dépendra de la nature des poussières et de leur distribution granulométrique. En règle générale, on adopte la solution des cyclones pour le filtrage grossier et des filtres à tissu pour les poussières fines. On parvient ainsi à obtenir des teneurs résiduelles de moins de 10 mg/m3 dans les gaz épurés. Aux postes où l'on travaille en atmosphère poussiéreuse, le port de respirateurs est obligatoire. Dans les régions au climat très chaud, il est recommandé d'employer des masques à grande surface filtrante.
Le cas échéant, les installations devront être transformées afin de réduire les nuisances sonores, les ouvertures devant être réduites à un minimum. Lors de la conception des ateliers de préparation mécanique, on tiendra compte du fait que les équipements restent en marche 24 heures sur 24. Afin de ne pas provoquer de gêne nocturne excessive pour les éventuelles habitations du voisinage, on prévoira soit un éloignement suffisant, soit des écrans acoustiques (murs, remblais).
Pour ce qui est des postes de travail, le seul moyen de limiter les nuisances sonores consiste à automatiser les processus et à prévoir des postes de commande. Aux postes particulièrement bruyants, le personnel servant devra disposer de protections auditives et s'habituer à les porter, afin de parer aux problèmes de surdité pouvant apparaître à long terme.
2.3 Séparation, flottation
Dans les postes de préparation, on utilise l'eau pour extraire les substances qui surnagent ou celles qui se déposent, pour la classification à l'aide de séparateurs cyclones et d'appareils de criblage fonctionnant par gravimétrie ou encore pour la préparation des bains servant à la séparation en milieu dense. Cette eau constitue un support permettant de séparer les matériaux sans intérêt grâce aux différences gravimétriques, et à éliminer les matières en suspension afin de nettoyer la matière première enrichie. Les besoins en eau peuvent varier considérablement en fonction de la nature et de la richesse du minerai et des procédés de préparation mécanique mis en oeuvre.
La séparation en milieu dense ne s'applique qu'aux fractions grossières. Comme médiums, on emploie par ex. de la magnétite, de la galène, du ferro-silicium et occasionnellement du sulfate de baryum artificiel. Pour obtenir un mélange moins consistant, on peut ajouter 0,3 à 1 g d'hexamétaphosphate de sodium par litre de pseudo-solution médium-eau. Ici, l'eau devrait en général circuler en circuit fermé, les matières solides entraînées étant éliminées dans des bassins de sédimentation, des filtres humides ou des cyclones. Même en réutilisant plusieurs fois la même eau (après régénération du médium), la consommation d'eau fraîche peut se situer entre 0,5 et 1,5 m3 par tonne de produit traité.
Pour enrichir les minerais par flottation, on a recours à des réactifs. L'addition de ces produits chimiques spéciaux permet de séparer les minerais complexes, et d'enrichir chacune des fractions récupérées. Dans tous les cas, la matière première doit être auparavant réduite en fragments suffisamment fins de façon qu'il reste le moins d'associations minérales possibles. Cela signifie que les matières solides se retrouvant dans les boues flottées sont très fines, allant jusqu'à des dimensions colloïdales. La sédimentation de ces boues est très lente, de sorte qu'il faut procéder à une déshydratation préliminaire de ces produits flottés dans des épaississeurs si l'on veut pouvoir récupérer rapidement une partie des eaux de procédé. A la sortie de l'épaississeur, les stériles (à grande teneur en eau) sont pompés dans des décanteurs, où les matières solides se déposent lentement dans le fond; le temps de sédimentation peut être d'une semaine. On récupère la phase liquide en la laissant s'écouler.
Parmi les réactifs employés pour la flottation, on distingue les collecteurs, les moussants et les modifiants. Les collecteurs sont des tensio-actifs, ils empêchent l'eau de mouiller la surface du minerai. Il s'agit de composés organiques choisis en fonction du minerai à traiter. La consommation de xanthogénates par ex. pour la flottation de minerais sulfurés va de 10 à 500 g par t de minerai. Dans le cas de minerais non sulfurés, le procédé de flottation consomme par ex. 100 à 1000 g de sulfonates ou d'acides gras non saturés par tonne de minerai.
Les moussants agissent sur la taille des bulles d'air et stabilisent la mousse dans l'appareil de flottation (par ex. terpènes, crésol, méthylisobutylcarbinol, monométhylesters de différents propylèneglycols). Dans le cas de la flottation de minerais sulfurés, la consommation varie entre 5 et 50 g par t de matière brute.
Les agents modifiants comprennent également des produits chimiques assurant l'ajustement du pH: chaux, carbonate de sodium et soude caustique pour obtenir l'alcalinité voulue et en général acide sulfurique pour l'acidification. On a recours en outre à des réactifs jouant un rôle activant ou dépresseur, afin d'augmenter les écarts entre les degrés d'hydrophobie des minerais à séparer, par ex. du sulfate de cuivre ou du sulfate de zinc. Dans le cas du flottage différentiel de minerais, on emploie des cyanures alcalins. Si l'on veut pouvoir ajouter des cyanures, le milieu doit toujours être alcalin, afin d'éviter le dégagement d'acide cyanhydrique. Les quantités à ajouter sont de l'ordre de 1 à 10 g par tonne de minerai. Le sulfure de sodium, le bichromate, le verre soluble et les agents chélatants comptent également parmi les réactifs employés pour le flottage différentiel.
Une grande partie des réactifs et produits chimiques ajoutés comportent des risques pour les eaux. Pour éviter les dosages excessifs, il est nécessaire de disposer d'appareils de dosage et de les surveiller avec soin. Tout les équipements servant au stockage, au remplissage, à la manutention et à l'emploi de réactifs susceptibles de contaminer l'eau doivent répondre à des exigences de sécurité particulièrement rigoureuses. Selon le potentiel de risques des produits stockés et en fonction de la sensibilité du site concerné (par ex. bassin versant servant à l'approvisionnement en eau de boisson), on prendra les précautions requises pour empêcher toute pollution des eaux superficielles et souterraines. Si nécessaire, on aménagera des réservoirs ou des cuvelages étanches, résistant aux produits chimiques pour pouvoir recueillir les liquides en cas de fuites, de débordements ou d'accidents. Leur capacité de rétention doit suffire pour absorber la totalité des fuites jusqu'à ce que les mesures correctives prises fassent leur effet. Comme autres mesures de sécurité, on peut citer également les réservoirs à double paroi, les dispositifs anti-débordement et les indicateurs de fuites.
Toutes les mesures et toutes les consignes de sécurité visant à minimiser les risques liés aux réactifs de la flottation sont à consigner dans des notices et à communiquer au personnel. Dans les notices devraient figurer également des plans de surveillance, d'entretien et d'alarme pour les cas d'incidents de fonctionnement. Dans le cadre de la sécurité du travail, on prévoira en outre des consignes de sécurité adaptées au degré de toxicité des réactifs manipulés et on vérifiera si elles sont bien appliquées.
Les mesures de formation et de sensibilisation à l'adresse du personnel jouent dans ce cas un rôle décisif, les pollutions étant fréquemment occasionnées par des manipulations, stockages et transports non conformes.
Les matériaux résiduels dont on a extrait les matières premières peuvent comporter des traces de réactifs, de produits chimiques de lessivage ou de lourds, qui se retrouvent ainsi dans les bassins de stockage des stériles. Les eaux d'infiltration drainées devraient être analysées avant de retourner dans le circuit des eaux de procédé pour voir dans quelle mesure les réactifs et produits chimiques s'y enrichissent. La majeure partie de ces réactifs et produits chimiques est contenue dans le concentré flotté. Ceux-ci sont récupérés lors de la déshydratation du concentré et réemployés dans le circuit des produits fins.
Après épaississement, filtrage et déshydratation du concentré, l'humidité résiduelle devrait être de l'ordre de 8% maximum. Dans les ateliers de préparation mécanique, l'appoint en eau fraîche peut représenter environ un tiers de la consommation d'eau, qui peut atteindre en tout 5 m3 par tonne de minerai à traiter. Les besoins en eau pour la préparation des minerais devraient être adaptés aux ressources et à la situation régionale (eaux de surface et eaux souterraines), afin d'éviter les répercussions néfastes sur l'environnement et les problèmes d'approvisionnement en eau de boisson.
Les eaux de procédé devraient circuler en circuit fermé, avec un système de traitement approprié. Lorsque les eaux de procédé sont rejetées directement dans le milieu récepteur, elles peuvent contribuer à l'envasement ou contaminer les cours d'eau dans la mesure où elles sont fortement chargées de sédiments ou contiennent encore des additifs du procédé.
Les importantes sujétions de place liées aux terrils où sont culbutés les résidus des travaux de préparation et aux bassins de stockage des stériles constituent un autre problème de ce domaine d'activité. Dans le cas de minerais pauvres, les débits traités sont d'autant plus importants et les surfaces nécessaires à long terme prennent des proportions gigantesques. Un atelier de préparation mécanique d'une capacité de quelque 45 000 t/jour requiert un bassin de décantation correspondant à une surface d'env. 400 à 500 ha et à un volume de 300 à 350 millions de m3 pour pouvoir fonctionner durant 20 ans. Dans certains cas, il est possible de réduire la taille des bassins de stockage des stériles en employant les matériaux séchés pour remblayer les vides des mines souterraines. Cette solution n'est envisageable que sous certaines conditions, les caractéristiques du matériau en question ayant été profondément modifiées, et elle ne permettra pas de renoncer entièrement aux terrils et bassins de stockage des stériles.
L'aménagement de grands bassins de décantation ne peut se faire sans examen préalable détaillé. Il s'agit d'une part de déterminer avec exactitude les éléments physiques et chimiques composant les rejets, d'autre part les caractéristiques géologiques et surtout hydrologiques du sous-sol en présence. Dans ce contexte, la perméabilité des horizons pédologiques et l'existence de systèmes de drainage naturels jouent un grand rôle pour la préservation des nappes d'eau souterraines. Les bassins à stérile devant souvent être exploités sur plusieurs décennies, il faudra prévoir parmi les accidents éventuels la possibilité d'une rupture de digue en cas de pluies violentes.
En ce qui concerne l'aménagement de terrils il faut s'attendre à ce que les précipitations provoquent un phénomène de lessivage, les eaux superficielles et les eaux d'infiltration se chargeant alors de polluants. Le lessivage comporte des dangers pour les nappes souterraines lorsque les matériaux entassés contiennent une forte proportion d'éléments hydrosolubles ou de métaux lourds et que l'emplacement choisi n'est pas suffisamment imperméable. Les principales mesures de protection consistent dans ce cas à assurer l'étanchéité de l'aire de stockage, à limiter l'arrosage au strict nécessaire et à collecter les eaux qui s'écoulent du terril. Des fontaines d'observation servant au contrôle des nappes souterraines devraient être mises en place très tôt, avant de commencer à entasser les matériaux.
On ne peut éviter entièrement le dégagement de poussières lié au déversement et au stockage des morts terrains et déchets. Pour les matériaux secs, les hauteurs de déversement devraient être réduites et les emplacements de déchargement encoffrés. Les envols de poussière sous l'effet du vent peuvent être limités par le compactage en surface, l'arrosage des produits entassés, l'application de liants convenables (innocuité pour l'environnement) à la surface du terril ou en engazonnant assez rapidement sur le côté sous le vent. Les opérations de déchargement sur le terril s'accompagnent d'émissions sonores dues aux pompes, aux véhicules, aux bandes transporteuses et aux appareils refouleurs. Des mesures de lutte contre le bruit s'imposent lorsque le terril se situe dans le voisinage de zones d'habitation (par ex. véhicules et engins peu bruyants, écrans acoustiques).
Les eaux météoriques et les eaux d'infiltration qui s'écoulent des bassins à stériles et des terrils devraient être collectées dans un fossé imperméabilisé aménagé tout autour et être analysées avant d'être rejetées dans le milieu récepteur. Pour ces rejets, on s'assurera que la charge en matières décantables peut être supportée par les eaux réceptrices (susceptibilité du milieu, usage de l'eau). Selon la nature des matériaux entassés sur les terrils ou accumulés dans les bassins, il faudra vérifier s'ils contiennent des polluants (par ex. métaux lourds et additifs/réactifs). Selon les substances à éliminer, l'épuration des eaux collectées peut se faire dans des bassins de décantation ou par des procédés physico-chimiques (par ex. précipitation, floculation, oxydation chimique, évaporation).
La nature et les quantités d'éléments exportés pouvant varier sous l'effet des intempéries, les eaux qui s'écoulent du terril devront faire l'objet d'une surveillance à long terme, voire permanente.
Outre la flottation, on a recours également à deux autres procédés de séparation: la lixiviation et l'amalgamation. Pour pouvoir par ex. récupérer l'or d'un minerai aurifère, on applique la méthode de séparation par gravimétrie, puis on fait réagir le concentré obtenu avec du mercure, qui s'amalgame avec l'or. Les résidus du concentré sont lessivés au moyen d'une solution cyanurée. Les deux procédés ont des incidences négatives sur l'environnement, qui ne peuvent être réduites que par la mise en oeuvre d'importants moyens techniques. Lorsqu'elles sont rejetées sans traitement préalable dans le milieu récepteur, les eaux usées chargées en mercure constituent un problème majeur. A l'heure actuelle, il n'est pas encore possible d'affirmer avec certitude si les nouvelles résines échangeuses d'ions, mises au point pour la neutralisation du mercure, permettront à long terme d'abaisser les concentrations résiduelles jusqu'au niveau requis.Les opérations de lixiviation, qui nécessitent le recours à un grand nombre de produits chimiques (par ex. cyanures, chaux, nitrate de plomb, acide sulfurique, sulfate de zinc), comportent des risques pour l'air, les sols et les eaux, notamment dans le cas de la préparation des minerais aurifères. Dans le cadre de l'étude des ateliers, on prévoira donc toutes les mesures et précautions applicables au secteur minéral de l'industrie chimique pour la protection de l'environnement et la sécurité du travail. Il s'agit entre autres du captage des vapeurs des récipients et citernes à réactifs et de l'installation de laveurs réduisant les émissions de polluants. Les solutions aqueuses s'écoulant des filtres presses devraient circuler en circuit fermé. On vérifiera si les boues résiduaires recueillies à la sortie des filtres sous vide se prêtent à une mise en décharge ou si elles nécessitent un traitement préalable. Quel que soit le procédé mis en oeuvre, amalgamation ou lixiviation, les eaux usées produites sont à contrôler régulièrement.
2.4 Grillage
Le grillage fait également partie de la préparation des minerais et notamment des minerais sulfurés. Les gaz de grillage qui accompagnent ces opérations présentent des teneurs élevées en anhydride sulfureux et doivent être dépoussiérés au moyen de cyclones et d'électrofiltres. Une transformation de l'anhydride sulfureux devrait obligatoirement y faire suite. En effet, si l'on néglige de traiter correctement ces gaz de grillage, la végétation au voisinage des installations ne manquera pas d'être détruite en grande partie. L'étanchéité à l'air des dispositifs d'alimentation et de déchargement des installations est un aspect particulièrement important. Les émissions provenant du silo de stockage des matériaux à griller peuvent être dépoussiérées en majeure partie au moyen de filtres à tissu. On prévoira un encoffrement des ventilateurs si ceux-ci sont trop bruyants. Dans le cas du grillage chlorant, il peut se former des Polychlorodibenzodioxines et Polychlorodibenzofuranes dans les gaz résiduaires, les résidus de combustion et les scories selon le procédé mis en oeuvre, la nature et la proportion des matières organiques. Si la présence de ces substances nocives se trouve confirmée, les conditions de fonctionnement de l'installation de grillage devront être modifiées de façon à minimiser leur émission.
2.5 Stockage du concentré, enlèvement, réhabilitation du site
En cas de stockage des concentrés à l'air libre, l'érosion éolienne et pluviale peut entraîner une pollution de l'air, du sol et des eaux.
Le sol de l'emplacement de stockage devrait être imperméabilisé pour empêcher la contamination de la couche superficielle du sol. En règle générale, il ne suffit pas de maintenir une certaine humidité à la surface des matériaux ou à les recouvrir de bâches pour empêcher efficacement l'érosion par le vent. C'est pourquoi l'emplacement de stockage devrait être abrité sur tous les côtés et être couvert. Pour éviter que l'atmosphère à l'intérieur du magasin de stockage ne devienne trop poussiéreuse, on veillera à limiter les dégagements de poussière au cours des opérations de chargement et de déchargement en réduisant par ex. les hauteurs de déversement.
Les mesures à prendre pour l'enlèvement des produits rejoignent celles mentionnées au point 2.1
Il faudra vérifier dans chaque cas particulier si les surfaces utilisées pour la sédimentation et les terrils empiètent sur des habitats précieux pour la flore et la faune locales. On examinera par ailleurs les possibilités d'une remise en culture afin d'éviter l'érosion par le vent et l'eau sur les talus des digues et de rétablir un certain équilibre écologique. La remise en culture du site fera l'objet d'un programme à établir en accord avec la planification régionale.Si l'on envisage une exploitation agricole ou maraîchère des sols, il faudra tenir compte de la charge polluante des matériaux mis en décharge et de la mobilité des polluants (tendance au transfert dans le sol). Le cas échéant, on prévoira un système d'étanchéité et d'imperméabilisation interdisant ces transferts vers le sous-sol. Dès le stade d'étude des ateliers, il faudra déterminer dans quelle mesure on dispose de matériaux se prêtant à une remise en culture.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
La préparation et le transport des matières premières minérales constituent une source de pollution pour l'environnement lorsqu'elles engendrent des quantités considérables de poussières. Si les poussières en question contiennent du cadmium, du mercure, du thallium, de l'arsenic, du cobalt, du nickel, du sélénium, du tellure ou du plomb, on aura recours aux systèmes de captage et de séparation des poussières les plus efficaces. Dans le cas de poussières de quartz, on devra en outre tenir compte des risques de silicose aux postes de travail concernés.
Selon le flux massique des installations, on vérifiera la nature et les quantités de métaux lourds qu'il contient et on fixera un seuil limite pour la concentration de ces métaux lourds dans les gaz épurés. Pour le cadmium, le mercure et le thallium, ce seuil devrait être plus bas que pour les autres. Pour lutter contre la silicose, on surveillera les concentrations en poussière sur les lieux de travail. Il importe également que le personnel puisse bénéficier de services de soins médicaux.
En ce qui concerne la végétation, les éléments minéraux peuvent avoir des effets caustiques sur la flore lorsqu'ils ont été dissous par la pluie. Par ailleurs, une couche de poussière trop épaisse peut provoquer le dépérissement des plantes en entravant leur fonction d'assimilation. Dans le cas des installations qui préparent des minerais contenant des métaux lourds, les sols aux alentours peuvent être contaminés à long terme. Les teneurs en métaux lourds géogènes sur le site sont à examiner avant la mise en place des installations.
On dispose actuellement de systèmes de captage et de séparation des poussières, permettant de réduire efficacement les émissions. On contrôlera leur efficacité sur une longue période de fonctionnement continu par des mesures régulières. La périodicité et la nature des visites d'inspection et des travaux d'entretien effectués sur les systèmes de séparation ainsi que les réparations effectuées seront consignées dans un registre établi à cet effet.
Les poussières fines peuvent présenter des risques d'inflammation ou de déflagration dans certaines conditions, notamment en cas d'échauffement (paliers etc.) ou d'apparition d'étincelles. Dans les ambiances où ces cas sont susceptibles de se produire, on devra prévoir une bonne ventilation, l'inertage des poussières, un encoffrement des appareils résistant à la pression ou le recours à des systèmes moteurs pneumatiques.
Certains produits entrant dans les procédés de préparation sont de nature à contaminer les sols et les eaux en cas de fuite, d'accident ou de simple négligence du personnel servant. Les équipements servant au stockage, remplissage et transvasement de ces produits chimiques devront donc faire l'objet de précautions particulières tant sur le plan de leur conception que de leur fonctionnement. Le transport et l'évacuation des produits chimiques demande bien entendu tout autant de précautions. On ne devra pas non plus négliger les mesures de sécurité du travail qui s'imposent pour la manipulation des produits en question. Les procédés de séparation et d'enrichissement basés sur la lixiviation, l'amalgamation et le grillage présentent de sérieux risques pour l'environnement, en raison des gaz de grillage acides et des produits chimiques employés, notamment les cyanures et le mercure. Le cas échéant, on prendra d'une part des mesures en vue de recueillir le mercure, d'autre part, on épurera les gaz de grillage et on veillera à conduire le processus de lixiviation de façon à réduire les émissions.
Les bassins de stockage des stériles, les décanteurs et les terrils où sont collectés les résidus de la préparation nécessitent des superficies importantes. Ici, on devra tenir compte de la structure du sous-sol pour apprécier correctement la portée des émissions polluantes. Compte-tenu des éventuels effets à long terme, il est indispensable de procéder, dès la phase de planification, à des examens spécifiques afin de pouvoir protéger les eaux superficielles et les eaux souterraines. A l'heure actuelle, les seuils définissant le degré de contamination maximal admissible par des boues résiduaires de la préparation de matières premières minérales font encore défaut. Pour la mise en place des installations, il faudra donc se fonder sur les données empiriques recueillies dans des ateliers de préparation existant déjà. Dans le cas de terrils prévus pour des boues de charbon, on veillera on outre à bien compacter les matériaux afin d'empêcher tout phénomène d'ignition spontanée.
S'il s'avère nécessaire de mettre à contribution des surfaces à vocation agricole et que cela entraîne des pertes de revenus pour certains groupes, le problème des répercussions sur la population et notamment sur les femmes devra faire l'objet d'un examen préliminaire approfondi, et on envisagera des possibilités de compensation. Ici, on pourra éviter d'éventuels conflits ou en réduire la gravité en instaurant un dialogue avec les groupes de population concernés.
En raison de leur teneur en métaux lourds ou en produits chimiques, les eaux résiduaires engendrées par les procédés et les eaux d'infiltration s'écoulant des bassins de stockage des stériles et des terrils peuvent mettre en danger la qualité des eaux de surface, des eaux souterraines et des sols. L'approvisionnement en eau de boisson mérite ici une attention toute particulière. Si les charges de sédiments sont excessives, il peut se produire un phénomène d'envasement et une accumulation de polluants dans le lit de la rivière. Les eaux usées rejetées par les installations de préparation devront donc être contrôlées en permanence. La nécessité d'un traitement des eaux usées dépendra de la nature et des quantités de sédiments décantables, de métaux lourds et de produits chimiques pouvant menacer la qualité des eaux.
Pour ce qui est de la réduction des émissions sonores engendrées par les ateliers de traitement mécanique, il est très important de dimensionner convenablement les coffrages de machines et les éléments d'isolation acoustique. On devra également prévoir un éloignement suffisant par rapport aux zones d'habitation les plus proches. Là où il y a des habitations au voisinage immédiat des terrils ou bassins de stockage des stériles, il faudra aussi veiller à réduire les nuisances en appliquant des mesures de lutte contre le bruit.
En Allemagne par ex., les seuils limites admissibles pour les émissions sonores sont fixés dans le texte de la TA-Lärm (Instructions techniques pour la protection contre le bruit). La localisation du site (zone industrielle, zone artisanale ou zone résidentielle) constitue un facteur déterminant pour le niveau sonore admissible.
Au sein des ateliers de préparation, il est recommandé de désigner, comme c'est le cas en Allemagne, des préposés à l'environnement, dont les fonctions devraient être indépendantes du domaine de la production. On prévoira par ailleurs un responsable pour les questions de sécurité ainsi qu'un médecin du travail.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Les ateliers de préparation des matières premières minérales sont habituellement associés aux exploitations minières proprement dites. On consultera à cet effet les différents dossiers relatifs au secteur minier.
En raison des aires importantes nécessaires, la mise en place des installations devra se faire en coordination avec le programme de planification régionale. A ce sujet, on se reportera également aux dossiers "Aménagement du territoire et planification régionale" et "Planification de la localisation des activités industrielles et commerciales".
S'il n'est pas possible de combiner géographiquement les activités d'abattage/ extraction et de préparation des matières premières minérales, les produits miniers devront être acheminés jusqu'aux ateliers de préparation, ce qui requiert l'aménagement de voies de transport. En ce qui concerne les aspects à prendre en compte dans le cadre de ces travaux, nous renvoyons le lecteur au dossier "Travaux routiers sur réseaux principaux et secondaires - construction et entretien".
Implanté dans une région aride, un projet d'atelier de préparation mécanique n'est pas sans avoir de conséquences sur l'exploitation rationnelle des ressources en eau, en raison des quantités consommées. L'exploitation des réserves hydriques devra être intégrée dans le plan d'aménagement et de gestion des ressources en eau.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Si le site envisagé pour les installations de préparation des minerais se situe dans une région à faible densité démographique, il faudra d'abord s'assurer que le site en question s'accorde bien avec les objectifs du développement régional. D'une façon générale, on retiendra si possible des lieux d'implantation situés dans des zones peu sensibles et ne jouant qu'un rôle marginal dans le maintien de l'équilibre naturel régional.
La plupart des ateliers de préparation mécanique émettent de grandes quantités de poussières et causent d'importantes nuisances sonores. Au sein des installations, il est possible de réduire ces nuisances et pollutions à un niveau acceptable en prévoyant des écrans acoustiques et des systèmes de captage et de filtration des poussières. Il est bien plus difficile en revanche d'inhiber les dégagements de poussière sur les décharges et terrils de matériaux pulvérulents desséchés. Les poussières doivent constamment être humidifiées, les matériaux recouverts, la surface compactée ou engazonnée.
Les ateliers produisent d'importants tonnages de matériaux stériles, sous forme de boues qui sont pompées vers des bassins de stockage afin qu'ils puissent sédimenter. Avant de commencer à aménager de tels bassins, qui peuvent prendre des proportions gigantesques au fil des années voire des décennies que durera leur exploitation, il est impératif de procéder à une étude approfondie des effets à long terme sur l'environnement. On s'attachera notamment aux questions de la préservation des sols et des eaux souterraines, de la stabilité des aménagements (par ex. en cas d'inondation), ainsi que de la remise en culture, et on définira les mesures préventives à prendre.
En ce qui concerne l'aménagement et l'utilisation des terrils, on examinera les risques potentiels des emplacements sélectionnés pour le sous-sol, les eaux souterraines et les eaux superficielles. Pour limiter les éventuelles répercussions sur l'environnement, on procèdera à l'imperméabilisation de l'aire de stockage et on recueillera les eaux s'écoulant des terrils.
Lorsqu'une remise en culture est prévue, il est recommandé de conférer une forme aussi naturelle que possible aux bassins et aux terrils, afin de faciliter leur intégration dans le paysage. Ils devraient en outre être adaptés à l'utilisation ultérieure prévue.
Les eaux résiduaires des procédés et les eaux d'infiltration des bassins de stockage des stériles et terrils devront être épurées dans des installations de traitement, le procédé et le taux d'épuration étant à définir en fonction de la susceptibilité des eaux réceptrices et de l'usage qui est fait de ces eaux. On évitera de provoquer l'envasement du milieu récepteur. Le déversement d'effluents chargés de mercure et autres métaux lourds devra être restreint le plus possible. La qualité des eaux souterraines sera contrôlée à titre préventif par le forage de puits d'observation.
Des incidences négatives sur l'environnement peuvent surgir lorsqu'il faut transporter d'importants tonnages par camions ou par chemin de fer. Elles sont dues d'une part à l'aménagement des voies de transport nécessaires et aux risques d'érosion qui s'y rattachent, d'autre part des poussières volantes et au bruit engendrés. Les émissions de poussières peuvent être inhibées si le transport se fait dans des récipients fermés. Par ailleurs, on utilisera de préférence des camions peu bruyants et peu polluants. On évitera dans la mesure du possible le stockage intermédiaire et définitif de produits fins à l'air libre, afin d'éviter que l'érosion éolienne et pluviale entraîne une contamination des sols et des eaux. Les coûts induits par ces mesures de préservation de l'environnement sont souvent compensés par la limitation des pertes en matériaux utiles.
6. Bibliographie
Textes législatifs, réglementations
Anforderungskatalog für HBV-Anlagen: Anforderungen an Anlagen zum Herstellen, Behandeln und Verwenden wassergefährdender Stoffe (HBV-Anlagen) Ministerial-blatt für NRW, n° 12, 1991, p. 231 à 234.
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Environmental Protection Agency (EPA): Standard of Perfor-mance for Non-metallic Mineral Processing Plants, EPA 40, Part 425 - 699 (7-1-86 Edition) 60 Subpart 000, Preparation Plants and Coal Preparation Plants, EPA 40, Part 425-699 (7-1-86 Edition) 434.23.
Katalog wassergefährdender Stoffe: Lagerung und Transport wassergefährdender Stoffe. LTWS Reihe n° 12, 1991, Umweltbundesamt Berlin.
Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm: TA-Lärm (Instructions techniques pour la protection contre le bruit "TA-Lärm"), du 16/07/1968. Beilage BAnz. n° 137.
Unfallverhütungsvorschriften: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Bonn - notamment UVV-Lärm, VBG 121 du 01/01/1990.
VDI-Richtlinie 2560: Persönlicher Schallschutz, décembre 1983.
VDI-Richtlinie 2058, fascicule 1: Beurteilung von Arbeitslärm in der Nachbarschaft, septembre 1985.
VDI-Richtlinie 2263, fascicules 1 à 3: Staubbrände und Staubexplosionen; Gefahren, Beurteilung, Schutzmaßnahmen, novembre 1986, novembre 1989, mai 1990.
Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsgesetz, 27/02/1986 (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft - TA-Luft) (Instructions techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft"), GMB1. 1986, édition A, p. 95.
16. Allgemeine Verwaltungsvorschrift: Mindestanforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer. Steinkohleaufbereitung und Steinkohlebrikettfabrikation. GMB1. n° 6, 1982.
27. Allgemeine Verwaltungsvorschrift: Mindestanforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer. Erzauf-bereitung, GMB1. n° 8, 1983, p. 145.
Wiedernutzbarmachung von Bergehalden des Steinkohlebergbaus, Bellmann Verlag, Dortmund, Verlags-n° 614, 1985.
Zulassung von Bergehalden: Richtlinien für die Zulassung von Bergehalden im Bereich der Bergaufsicht, MB1. NW., p. 931, du 13/07/1984.
Articles scientifiques/techniques
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Kirshenbaum, N.W.; Argall, G.O.: Minerals Transportation, Proceedings of First International Symposium on Transport and Handling of Minerals, Vancouver, 1971.
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Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4ème édition: vol. 2 Verfahrenstechnik I, 1972, vol. 6, Umweltschutz und Arbeitssicherheit, 1981, Verlag Chemie, Weinheim.
Williams, R.E.: Waste Production and Disposal in Mining, Milling and Metallurgical Industries, Miller Freeman Publ., San Francisco, 1975.
39. Pétrole et gaz naturel - exploration, production, transport, stockage
1. Présentation du domaine d'intervention
Le pétrole et le gaz, les deux sources d'énergie les plus importantes de la planète, couvriront vers l'an 2000 entre 50 et 70% des besoins mondiaux en énergie. Le rapport pétrole/gaz dans la couverture de ces besoins énergétiques sans cesse croissants est de l'ordre de 2 à 1 ou tout au plus 1,5. A elle seule, l'importance des deux vecteurs énergétiques, que sont le pétrole et le gaz naturel, laisse déjà supposer que, dans les pays bénéficiant de ressources pétrolières notables, les projets de développement mis en oeuvre dans ce domaine ont d'importantes répercussions sur l'environnement.
Les incidences écologiques sont d'une part conditionnées par le fait que les sites de production (gisements) sont imposés par la nature et, d'autre part, par les différentes opérations devant mener au produit brut. Selon l'usage international, on considère qu'un projet de développement pétrole/gaz se décompose en 3 phases:
- L'exploration offshore et onshore, fondée sur la géophysique et les forages exploratoires et complétée par des séries d'essais lorsque les résultats ont été probants. Ces activités sont largement indépendantes des infrastructures existantes.
- L'extraction, qui débute par le forage de puits de développement comme préalable aux différentes phases de la production proprement dite. La préparation sur place de la matière première amenée au jour est également considérée comme faisant partie de l'extraction. Cette deuxième phase de projet nécessite la présence (ou la mise en place) d'une infrastructure adaptée.
- Le transport et le stockage, qui suivent directement l'extraction, avant le traitement ultérieur permettant d'obtenir les produits destinés au marché de l'énergie. Ils exploitent une partie de l'infrastructure en place.
2 Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Exploration
On entend par exploration la recherche et la détection scientifiques des gisements de matières premières au moyen:
- de la cartographie- de la géophysique- de forages d'exploration.
L'exploration onshore se base sur la cartographie à grande échelle à l'aide de photographies aériennes. Dans beaucoup de régions du globe, l'interprétation des prises de vue permet déjà de localiser des sites prometteurs. L'exploration se poursuit ensuite par la prospection géophysique et géochimique. Pour pouvoir confirmer les résultats de ces travaux de reconnaissance préliminaire menés en surface, il est nécessaire de procéder à des forages exploratoires, comprenant des mesures effectuées dans le trou de sonde et l'examen des carottes et débris de roches amenés au jour.
Les incidences écologiques de l'exploration peuvent être considérées comme relativement faibles, comparées aux autres phases de projet. Parmi les différents travaux à réaliser, ce sont les forages qui recèlent le plus grand potentiel de perturbations et de risques; cf. dossier "Reconnaissance, prospection et exploration des ressources géologiques".
2.1.1 Nature
Basés sur des procédés modernes appliqués uniquement en altitude, les travaux de cartographie par lesquels débute l'exploration n'ont pas d'influence directe sur l'environnement.
Selon la technique mise en oeuvre, les effets produits par la prospection géophysique sur l'environnement peuvent persister pendant des mois, voire des années. On distingue d'une part la gravimétrie et la mesure des champs magnétiques effectuée essentiellement en altitude, d'autre part les méthodes de mesure sismiques. Ces dernières permettent aux géophysiciens de délimiter les différentes couches géologiques jusqu'à plusieurs milliers de mètres de profondeur par enregistrement de la réflexion des ondes de choc. La sismique réflexion est la plus importante de ces techniques de prospection, mais s'accompagne inévitablement d'effets sur l'environnement.
Même si les activités d'exploration ne sont que temporaires, il importe de limiter les incidences négatives sur l'environnement. Les équipes de géophysiciens chargées de la prospection vivent pour une durée déterminée dans des régions isolées, dans des conditions d'autarcie quasi-totale. Pour l'accès au site et les transports, on retiendra de préférence les voies d'air et de mer et les fleuves lorsque le contexte géographique s'y prête. Dans le cas des voies de terre, on acceptera tous les détours imposés par des considérations écologiques. En ce qui concerne les tirs à l'explosif, on veillera à réduire l'ampleur des détonations générant des ondes de choc en utilisant des techniques modernes. Le cas échéant, la prospection acoustique peut offrir une solution alternative moins préjudiciable à l'environnement. Le perfectionnement technique des émetteurs/récepteurs permet de recueillir des informations assez précises même pour des impulsions faibles. Dans le cadre de la prospection en mer, l'emploi des explosifs a des effets destructeurs sur la vie marine, surtout dans les zones peu profondes. On pourra préserver dans une large mesure la faune et la flore en recourant plutôt à d'autres techniques sismiques, moins brutales (détente d'un gaz, chute d'un poids).
Les incidences les plus importantes sur la nature et l'écologie sont provoquées par les forages profonds. Il convient pourtant de signaler ici que les non-initiés ont en fait tendance à exagérer ces effets, qui sont aujourd'hui bien plus limités si l'on procède selon des méthodes conformes à l'état actuel de la technique. Malgré le caractère temporaire d'un projet d'exploration, on devra toujours s'efforcer de réduire, ou mieux d'éviter totalement, les influences néfastes des forages sur l'environnement en prévoyant les investissements nécessaires et en planifiant soigneusement les travaux.
Lors de la mise en place des installations de tête de puits et de l'aménagement des voies d'accès, on tiendra compte des possibilités de régénération naturelle ultérieure tout en limitant autant que possible la dégradation des sols. On veillera notamment à la protection de la couche arable (paillis, etc.)
Pendant le fonçage des puits, la séparation originelle sans fissures des différentes strates et horizons aquifères devra être préservée. On élaborera à cet effet un schéma de tubage et un plan de cimentation adaptés.
Les matières consommables employées, notamment les fluides de balayage, doivent être sélectionnés en fonction de leur compatibilité avec les impératifs de l'environnement et, si possible, faire l'objet d'un recyclage.
La sécurité du trou de sonde, c'est-à-dire la maîtrise des pressions qui y règnent et la stabilité des parois du trou, doit être assurée tout au long du forage par un dimensionnement suffisant du tubage, une cimentation et la mise en place d'un dispositif anti-éruption (état actuel de la technique). Pour limiter les conséquences d'une éruption intempestive, on aura soin de s'équiper de tous les moyens techniques nécessaires et de prévoir des plans d'action efficaces. Ainsi, on pourra éviter les dégâts écologiques éventuellement provoqués par un tel accident qui, même s'ils sont rarement irréversibles, nécessitent souvent des travaux importants
S'ils ne peuvent être ni évités ni recyclés, les déchets des opérations de forage tels les débris de roche remontés et les fluides de balayage usagés doivent être évacués conformément aux prescriptions. Parmi les méthodes envisageables telles que la dilution, l'incinération thermique optimisée et la mise en décharge avec encapsulage, on en choisira une qui soit adaptée aux conditions naturelles du site.
Pour tout projet d'exploration, on vérifiera s'il peut être avantageux de recourir au procédé "slim hole drilling" à la place du forage profond traditionnel. Il s'agit d'un forage au diamètre fortement réduit, qui nécessite peu de matériel et dans l'ensemble des moyens techniques plus limités pour un gain de temps appréciable. La réduction des coûts par rapport au procédé traditionnel peut atteindre 50%. Mais ce procédé requiert des conditions géologiques particulières et ne convient pas pour des puits profonds.
En cas d'aboutissement des recherches (découverte d'un gisement exploitable), l'étape du forage exploratoire n'est véritablement achevée que lorsque toutes les précautions ont été prises pour prévenir les répercussions écologiques susceptibles de se manifester durant la période de latence entre l'achèvement de cette première phase et la reprise des activités dans la phase suivante du projet.
Le forage est à remblayer dans les règles de l'art si les résultats n'ont pas été probants. Les emplacements correspondant aux installations du jour ainsi que les routes d'accès doivent être revégétalisés, à moins que ne soit prévue une autre utilisation (contrôlée) après clôture des travaux.
2.1.2 Sociologie
Les projets d'exploration peuvent amener de profondes transformations au sein des structures sociales du pays concerné, les formes d'organisation sociale traditionnelles se trouvant soudainement confrontées aux activités de grands groupes internationaux et à un savoir-faire technique de haut-niveau. Par ailleurs, les sites d'intervention étant imposés par la nature, il se peut qu'on ait à prendre en compte des intérêts divergents qui devront donner lieu à d'éventuelles compensations. D'une façon générale, les projets doivent être intégrés le plus tôt possible dans les structures sociales existantes. Bien entendu, ceci requiert la participation de tous les groupes sociaux.
2.1.3 Santé et sécurité du travail
Dans le cadre de la recherche de gisements de pétrole/gaz, les aspects santé et sécurité du travail concernent en premier lieu les équipes intervenant sur place. Les incidences sur les personnes ne participant pas directement aux travaux sont négligeables.
En ce qui concerne les équipes de prospection sur le terrain, les problèmes résultent de leurs conditions de travail assez dures, caractérisées par les privations. Ces équipes sont en effet souvent livrées à elles-mêmes, notamment lorsqu'elles sont détachées dans des régions coupées de toute civilisation. Cette situation se poursuit jusqu'au fonçage des puits d'exploration.
Selon l'ampleur des effectifs nécessaires, les tâches peuvent être effectuées en grande partie par du personnel recruté et initié sur place. Il faudra donc veiller à l'encadrement de ces personnes. On assurera de plus les soins médicaux ainsi que les mesures d'hygiène et de sécurité nécessaires. Pour ce qui est de la sécurité du travail, on accordera une attention particulière au respect des mesures de prévention des accidents qui demandent un certain entraînement.
2.2 Extraction
L'extraction du pétrole et du gaz, que l'on appelle également "production", est la phase qui fait suite à l'exploration lorsque celle-ci a été probante. Elle comprend les activités suivantes:
- fonçage des puits de développement- mise en place des installations du jour- mesures d'infrastructure
Il a suffit de relativement peu de temps pour déjà entamer sérieusement les ressources en pétrole et en gaz de la planète qui avaient mis des millions d'années à se former. Si l'on veut pouvoir en assurer l'exploitation à long terme, ces ressources minérales, dont le cycle de régénération atteint des dimensions géologiques, demandent à être gérées avec discernement. Or, si l'on considère les pays traditionnellement exportateurs de pétrole, on a souvent vu privilégier les niveaux de production élevés au détriment de l'environnement; les stratégies d'extraction sont fortement influencées par l'importance de la demande et par l'insuffisance des énergies de substitution envisageables jusqu'ici.
On mettra à profit la période de battement entre l'exploration et la production en effectuant une analyse minutieuse des effets probables sur l'environnement pour la durée d'exploitation moyenne d'un gisement (15 à 25 ans pour le pétrole, 50 à 100 ans pour le gaz) ainsi que pour la période ultérieure. Cette analyse suppose qu'on se rende d'abord sur place, pour relever dans chaque cas toutes les données caractérisant le contexte sociologique, culturel, économique, climatique et écologique afin de pouvoir en tenir compte au moment de la planification du projet d'exploitation en question.
Le début du fonçage des puits de développement marque aussi la mise en place de l'infrastructure indispensable au lancement de la production, à savoir les connexions routières, les oléoducs ou gazoducs et, sur le champ de pétrole ou de gaz même, les installations du jour pour la production et le traitement. Pour les questions relatives aux effets sur l'environnement, nous renvoyons aux différents dossiers traitant spécialement de chacune des activités concernées (Travaux routiers sur réseaux principaux et secondaires - construction et entretien, par ex.).
2.2.1 Nature et écologie
La longue phase d'extraction d'un projet pétrole/gaz débute au moment où la production régulière est lancée. Avec les puits de développement, on accède à l'ensemble du gisement, les principes et les techniques de production devant alors être adaptés aux caractéristiques spécifiques des réservoirs rencontrés. Les observations du paragraphe 2.1.1 à propos des forages profonds s'appliquent également ici sans restriction aucune.
Dans les zones sensibles, aux biotopes méritant d'être préservés, il est particulièrement important de réduire au minimum l'emprise des équipements sur le terrain. Grâce au perfectionnement des technologies de forage, il est possible actuellement, avec la technique des forages déviés, de couvrir plusieurs kilomètres carré d'un gisement avec quelques puits seulement et à partir d'un seul emplacement, tant on-shore que off-shore. Le recours aux forages à tracé horizontal permet dans certains cas de réduire considérablement le nombre des puits de forage.
La mise en oeuvre de projets pétrole/gaz ne nécessite pas la destruction ou l'altération de grandes étendues, avec leur flore et leur faune (par ex. forêt pluviale, toundra, bancs de corail), puisque les équipements du jour et l'infrastructure occupent relativement peu d'espace.
Par le dimensionnement judicieux des installations et les systèmes de surveillance automatique à éléments redondants des équipements modernes, on parvient à limiter à des taux assez faibles les émissions dues à la production, en marche normale comme en cas d'incident.
On s'efforcera de limiter les dégâts écologiques causés par des accidents, et dus notamment à des fuites de pétrole en prévoyant des équipements de sécurité adéquats (par ex. avec un système de fermeture par vannes). Les eaux ou les sols pollués par du pétrole devront faire l'objet d'un assainissement, c'est-à-dire qu'on accélèrera le processus de biodégradation des hydrocarbures par des moyens bactério-chimiques artificiels. A condition que la production de pétrole se fasse dans les règles de l'art, la protection des nappes d'eau souterraines ne pose pas de problèmes.
Dans l'intérêt d'une exploitation rentable des sources d'énergie naturelles, il conviendra d'accorder la priorité, non seulement à la maîtrise des effets sur l'environnement, mais aussi à une gestion raisonnée des réserves. En matière de pétrole et de gaz, une telle gestion consiste d'une part à exploiter au mieux tout le potentiel énergétique tiré des gisements (par ex. en évitant le torchage des excédents de production, opération préjudiciable à l'environnement), d'autre part à mettre en oeuvre des méthodes de production de haute technologie.
2.2.2 Sociologie et économie
La période d'exploitation moyenne d'un gisement se mesure à l'échelle d'une vie de travail humaine. Il arrive même souvent qu'elle dure plus longtemps, notamment lorsqu'il s'agit d'extraire du gaz. Dans ces conditions, on imagine la portée des implications sociales liées à un projet de ce type. Dès la mise en oeuvre des premières mesures de la phase d'exploration, il faudra se pencher sur le problème des logements, de l'alimentation, de la scolarisation, des services de santé et du contexte culturel, y compris la religion, autant d'aspects auxquels il doit en fait revenir la même importance qu'aux équipements purement techniques. On veillera à empêcher la formation de ghettos et à réunir les conditions nécessaires pour voir se tisser des liens sociaux solides. Le processus d'industrialisation doit se faire pas à pas en permettant aux populations concernées de conserver leur patrimoine culturel et de le transmettre aux nouvelles générations.
2.2.3 Santé et sécurité du travail
Une des tâches importantes du maître d'oeuvre est de promouvoir les services de santé, non seulement pour les salariés, mais aussi pour les populations vivant dans tout le périmètre d'influence du projet.
La sécurité du travail constitue elle aussi un aspect prioritaire. Dans le cadre des projets de production de pétrole/gaz naturel, on pourra s'inspirer des principes appliqués à cet égard dans les pays industrialisés. Cela suppose toutefois que l'on dispose d'une main d'oeuvre qualifiée, ayant reçu une formation adéquate.
2.3 Transport et stockage
Le transport et le stockage représentent la dernière étape de travail après l'exploration et l'extraction. Le transport des produits bruts, qui n'ont subi qu'un traitement préliminaire sur place, s'effectue par oléoducs/gazoducs, par wagons ou camions citernes et par voie fluviale ou maritime, selon l'infrastructure spécifique en place. Le stockage peut se faire dans des magasins souterrains ou aériens, dans des cavités souterraines ou des couches poreuses.
Le transport des produits (par voie maritime etc.), les mécanismes de commercialisation et le stockage des produits finis ne font pas partie du présent dossier. Nous renvoyons aux dossiers de l'environnement traitant des domaines connexes tels la navigation, les ports de mer, les ports fluviaux, etc.
2.3.1 Nature
Les observations faites au paragraphe 2.2 à propos de l'extraction s'appliquent également ici aux questions de transport.
Partout où de grandes quantités de pétrole ou de gaz sont stockées, il faut prévoir des mesures de sécurité spécifiques, notamment en matière de lutte contre les incendies et les explosions, afin de préserver la nature et l'environnement. Les systèmes d'alarme, la détection de fuites éventuelles et les installations de collecte revêtent ici une importance particulière. Les réservoirs souterrains sont préférables aux équipements aériens, bien qu'ils demandent des systèmes de sécurité plus sophistiqués.
Outre le stockage dans des citernes, on peut envisager la mise à profit de cavités souterraines, de cavernes, de dômes de sel ou de couches poreuses, solution qui présente le moins de risques pour l'environnement. Les couches poreuses ne se prêtent qu'au stockage de gaz. Le stockage dans des dômes de sel implique la valorisation ou l'évacuation de la saumure (proximité de la mer). Les couches poreuses ou les dômes de sels n'existent toutefois que dans des régions aux formations géologiques particulières.
2.3.2 Santé et sécurité du travail
Le transport et le stockage en grandes quantités du pétrole et du gaz comportent des risques de fuite (hydrocarbures) et d'explosion, pouvant être limités par des systèmes de surveillance et des dispositifs de sécurité cumulés (principe de la redondance des systèmes). Les oléoducs ou gazoducs sont contrôlés en permanence par des centres de surveillance, des pressostats automatiques et par des survols d'inspection réguliers du tracé. Citernes et conduits sont protégés contre la corrosion.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
L'évaluation des effets sur l'environnement doit tenir compte des contraintes de la planification, déterminées par les circonstances spécifiques rencontrées. Parmi les aspects décisifs pour cette évaluation, il faudra retenir les répercussions sociologiques et la participation précoce des populations locales. On se réfèrera par ailleurs aux leçons tirées de projets analogues.
Quel qu'en soit le niveau, la formation de la main-d'oeuvre locale représente dans tous les cas un moyen important pour celle-ci d'assumer une plus grande part de responsabilité dans la conduite des activités, dans le but de mieux contrôler l'impact des activités déployées sur l'environnement. Par ailleurs, les lois, normes, réglementations, les seuils limites et le savoir-faire technique des pays industrialisés devront être intégrés au projet lors de sa mise en oeuvre.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
La production de gaz se trouve négligée dans beaucoup de pays, son transport sur de longues distances aux fins de l'exportation n'étant pas très rentable. Face à cette situation, la technique de liquéfaction du gaz (GNL) mérite d'être encouragée, dans la mesure où elle permet de relativiser les problèmes de transport par le recours à de gros bateaux-citernes. Par rapport aux autres sources d'énergie primaires, le gaz naturel offre un très bon rendement et il est plus facilement conciliable avec les impératifs de l'environnement.
Le domaine pétrole/gaz présente de nombreux recoupements avec d'autres secteurs, notamment ceux faisant l'objet des dossiers suivants:
- Aménagement du territoire et planification régionale- Planification du secteur énergétique- Adduction et distribution d'eau en milieu urbain et alimentation en eau des régions rurales- Planification de la localisation des activités industrielles et commerciales- Constructions mécaniques, ateliers et chantiers navals- Huiles et graisses végétales
A l'occasion, il a d'ailleurs été fait mention de ces domaines connexes dans le texte, avec renvoi aux dossiers correspondants.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
A la lumière des constatations faites de par le monde, il est évident que l'industrie d'extraction du pétrole et du gaz naturel peut fort bien fonctionner dans le respect de l'environnement pourvu qu'elle mette à profit les récentes découvertes scientifiques et qu'elle applique des techniques modernes. Il importe de renforcer la sensibilisation aux problèmes de l'environnement par la diffusion des critères appliqués par les pays industrialisés à haut niveau de développement.
Pour obtenir une minimisation des risques et des effets indésirables sur l'environnement, il est essentiel que le projet dans son ensemble soit mené avec discernement et en considération de ses implications écologiques et sociologiques. Pour ce faire, une gestion interdisciplinaire faisant appel à la participation directe de tous les groupes locaux concernés semble être un instrument approprié.
Mener une entreprise dans le respect des impératifs de l'environnement suppose que l'on dispose des organes de contrôle nécessaires et que ceux-ci fonctionnent correctement. On pourrait par exemple nommer des préposés à la sauvegarde de l'environnement, qui seraient en outre chargés de la formation et du perfectionnement des effectifs en matière d'écologie ainsi que de leur sensibilisation à ces questions.
6. Bibliographie
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ASUE: Die Richtung stimmt - Erdgas als Brücke zur idealen Energie, AG Sparsamer Umweltfreundlicher Energieverbrauch, Francfort sur le Main, 1990.
Banque mondiale: Environmental Guidelines, Washington, 1983.
Banque mondiale: Environmental requirements, Washington, 1984.
BMFT: Schriftenreihe Risiko- und Sicherheitsforschung, S. Lange, Ermittlung und Bewertung industrieller Risiken, Berlin, 1984.
BMI: Beirat LTwS Lagerung und Transport wassergefährdender Stoffe, publications diverses.
CONCAWE: Methodologies for hazard analysis and risk assessment in the petroleum refining and storage industry, La Haye, 1982.
Deutsche BP: Das Buch vom Erdöl, Kleins Druck- und Verlagsanstalt, Langerich, 1989.
CONCAWE: 1989 Annual Report, Bruxelles, 1990.
DGMK: Forschungsbericht zum Umweltschutz, Hambourg, 1974 - 1986.
Deutsche Shell: Neue Aspekte der Öl- und Gasförderung, Deutsche Shell AG, Hambourg 1989.
Enquete-Kommission, Bundestag: Schutz der Tropenwälder, Economica Verlag, Bonn 1990.
Enquete-Kommission, Bundestag: Schutz der Erde, Vol II, Economica Verlag, Bonn, 1991.
Friedensburg/Dorstewitz: Die Bergwirtschaft der Erde, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1976.
Hoffmann, Jürgen P.: Öl - vom ersten bis zum letzten Tropfen, Westermann Verlag, Braunschweig, 1983.
IMO: Inter-Governmental Maritime Organization, Results of International Conference on Tanker Safety and Pollution Prevention; with Regulations and Amendments, Londres, 1981.
Konzelmann, Gerhard: Öl, Schicksal der Menschheit ? Sigloch Service Edition, Künzelsau, 1976.
Mayer, Ferdinand: Weltatlas Erdöl und Erdgas, Westermann Verlag, Braunschweig, 1976.
Müller, Karlhans: Jagd nach Energie, édition spéciale, Regel und Meßtechnik GmbH, Kassel, 1981.
OCDE: Emission Standards for major air pollutants from Energy facilities in OECD member countries, Paris, 1984.
OTA: Office of Technology Asessment of the Congress of United States, Technologies and Management Strategies for Hazardous Waste Control, Washington, 1983.
UBA Materialien: Symposium Lagerung und Transport wassergefährdender Stoffe, 2/83.
UBS Texte 32/83: Vorhersagen von Schadstoffausbreitungen auf See - insbesondere nach Ölunfällen Ward, Edward: Öl in aller Welt, Ovell Füssli Verlag, Zurich, 1960.
40. Cokeries, installations de gazéification du charbon, production et distribution de gaz
1. Présentation du domaine d'intervention
Le présent dossier relatif à l'environnement traite des technologies de transformation du charbon, à savoir la cokéfaction et la carbonisation à basse température, qui permettent d'obtenir du coke et du gaz ainsi que des goudrons et autres produits destinés à l'industrie chimique.
Les usines correspondantes peuvent être implantées indépendamment des secteurs industriels connexes (cf. dossiers "Planification de la localisation des activités industrielles et commerciales" et "Aménagement du territoire et planification régionale") ou au contraire intégrées à d'autres exploitations dont les activités se rangent en amont ou en aval du processus de transformation.
Ainsi, on aura des installations de transformation du charbon situées à proximité d'une mine de charbon, alors que d'autres seront exploitées au voisinage d'une usine sidérurgique.
Dans le premier cas, le charbon à traiter pourra être acheminé directement vers les installations de conversion . La proximité d'une usine sidérurgique offre elle l'avantage de ne pas avoir à transporter le produit élaboré, c'est-à-dire le coke, sur de longues distances et de pouvoir amener le gaz produit aux consommateurs sans le mettre sous haute pression. Inversement, les gaz de gueulard de l'usine sidérurgique, à faible teneur en soufre, peuvent servir de gaz combustible dans une cokerie.
Lorsque l'installation de transformation du charbon est implantée séparément et qu'elle constitue une unité industrielle distincte, elle requiert la mise en place d'une vaste infrastructure pour le transport, le chargement et le déchargement des matières brutes et produits auxiliaires et des produits élaborés (cf. par ex. Dossiers"Aménagement des transports et communications", "Chemin de fer, installations et exploitation" et "Ports intérieurs").
En outre, le gaz de production doit être comprimé et épuré en vue d'obtenir la qualité "gaz de réseau" avant d'être envoyé au consommateur.
Les procédés de carbonisation et de cokéfaction dont il est question dans ce dossier sont tous basés sur l'échauffement du charbon à l'abri de l'air dans des réacteurs appropriés.
Suivant la température à laquelle se déroule le processus, on distingue
- la carbonisation à basse température (450 - 700 °C)- la cokéfaction à moyenne température (700 - 900°C)- la cokéfaction à haute température (plus de 900 °C)
Si ces procédés sont tous basés sur les mêmes principes, chaque régime thermique se caractérise toutefois par des conditions spécifiques et mène à des produits différents, ce qui implique le recours à des réacteurs appropriés.
a) Procédés de carbonisation à basse température
Pour les procédés de carbonisation à basse température, appliqués principalement au lignite, on emploie par ex. des réacteurs à lit fixe, à lit fluidisé ou à lit entraîné.
Le chauffage s'obtient entre autres par:
- utilisation du coke comme caloporteur ou - apport de chaleur directement dans la charge du four sous la forme de gaz préchauffés
Le gaz récupéré lors de la carbonisation est refroidi (condensé), débarrassé des goudrons, comprimé et épuré avant d'être livré au consommateur.
Le coke, qui forme le résidu de la carbonisation, est refroidi soit par extinction sous arrosage, soit au moyen de gaz froids, puis il est livré aux consommateurs.
Les procédés de carbonisation à faible température servent essentiellement à produire des goudrons et d'autres matières brutes destinées à l'industrie chimique, ainsi que du gaz de carbonisation. Le coke ainsi obtenu (coke de basse température) ne présente pas les qualités requises pour une utilisation dans les hauts fourneaux. Il faudra donc lui trouver d'autres applications ne nécessitant pas une aussi grande résistance par exemple.
b) Procédés de cokéfaction
Aujourd'hui, la cokéfaction de la houille a lieu dans des fours à chambre horizontaux avec régénérateurs, regroupés en batteries. Selon la nature du charbon et ses propriétés cokéfiantes, on utilisera soit le chargement par gravité, soit le chargement par pilonnage.
Le chauffage des fours à coke se fait indirectement par combustion de gaz de chauffage, la chaleur étant transmise à la charge, c'est-à-dire au charbon enfourné, par les piédroits du four. Comme gaz de chauffage, on peut employer le gaz de production des fours à coke, partiellement épuré, du gaz de gueulard ou des mélanges de gaz combustibles. Même si l'on chauffe entièrement avec du gaz de four à coke, il reste toujours un volume de gaz excédentaire au pouvoir calorifique d'env. 16 000 à 20 000 kJ/m³, que l'on cèdera à d'autres consommateurs après épuration.
Les fours à coke sont desservis par un jeu de machines assurant le chargement, le défournement (guide-coke), le transfert dans les récipients d'extinction (wagon d'extinction ou coke-car) et le transport du coke chaud jusqu'à l'installation d'extinction par voie sèche ou humide.
Le gaz de cokerie est produit par cokéfaction à des températures entre 750 et 900° C et se forme à la surface de la charge. Il transite par les colonnes montantes pourarriver jusqu'au barillet où il est refroidi par circulation d'eau et partiellement condensé, ce qui provoque la précipitation de la majeure partie du goudron brut qu'il contient.
L'étape de traitement suivante consiste en un nouveau refroidissement jusqu'à 25°C, en une élimination des restes de goudron dans des électrofiltres et en une séparation des substances telles que H2S, NH3, HCN, CO2, benzène et naphtalène, obtenue essentiellement par absorption.
Ces substances peuvent ensuite être transformées selon divers procédés, afin d'obtenir par ex.:
- du sulfate d'ammonium, H2S ayant d'abord été transformé en acide sulfurique- du soufre Claus avec séparation simultanée de l'ammoniac- du benzène brut et- du goudron brut.
Lorsque le gaz de cokerie excédentaire ne peut pas être distribué à basse pression, il subit une étape de compression et d'épuration supplémentaire, avec élimination du H2S, du benzène brut et du naphtalène et abaissement du point de rosée.
Les eaux résiduaires résultant non seulement de la condensation du gaz, mais également de l'élimination de H2S/NH3, où l'eau sert de fluide de lavage, subissent un traitement multiétagé. Il s'agit d'une part d'une distillation dans des dégazeurs (strippage) et d'autre part d'une élimination des phénols par extraction ou par des méthodes biologiques.
Les capacités des cokeries actuelles vont généralement de 6 000 à 10 000 t de charbon par jour, ce qui correspond à une production de coke de 4500 à 7500 t/jour.
Avec de tels débits, les quantités de gaz récupérées varient entre 80 000 et 150 000 m³/h, et les eaux résiduaires engendrées se situent entre 80 et 150 m³/h.
c) Appréciation des procédés
Sur le plan de l'impact des techniques sur l'environnement, la carbonisation à basse température et la cokéfaction peuvent être considérées comme équivalentes.
Du fait des capacités de production des cokeries et de leurs domaines d'application, il est sûr que ces installations retiennent davantage l'attention. Ceci se reflète dans les textes législatifs, directives et arrêtés sur la limitation des émissions, qui se réfèrent principalement aux procédés de cokéfaction. Mais ces réglementations devraient s'appliquer de façon analogue aux installations de carbonisation à basse température.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Effets sur l'environnement
La mise en place et l'exploitation d'installations de cokéfaction ou de carbonisation à basse température du charbon sur de nouveaux sites non industrialisés s'accompagnent d'une altération du paysage et d'une consommation d'espace dont l'ampleur dépend de la taille des établissements projetés.
Outre les répercussions potentielles des émissions, on examinera également les effets des prélèvements d'eau sur les écosystèmes locaux. En effet, l'appoint en eau s'avère indispensable à différentes étapes du processus, les besoins étant de l'ordre de 200 à 500 m³/h au total (cf. dossiers "Aménagement et gestion des ressources en eau", "Adduction et distribution d'eau en milieu urbain" et "Alimentation en eau des régions rurales").
Les batteries de fours à coke notamment constituent une source d'émissions concentrées en des points définis (cheminées d'évacuation des gaz), mais aussi d'émissions diffuses, par ex. lorsque les organes d'obturation ne sont pas parfaitement étanches ou que la maçonnerie des fours à coke présente des fissures.
Au titre des émissions les plus significatives, il convient de mentionner:
a) Comme polluants atmosphériques
- Les matières en suspension telles que les poussières de charbon et de coke
- Les effluents gazeux et les vapeurs tels que
·ð Anhydride sulfureux (SO2) ·ð Sulfure d'hydrogène (H2S) ·ð Oxydes de l'azote (NOx) ·ð Monoxyde de carbone (CO) ·ð Benzène, toluène, xylène (BTX) ·ð Hydrocarbures aromatiques poycycliques (HAP) ·ð Benzo(a)pyrène (BaP)
b) Comme polluants des eaux résiduaires
- Différents composés de l'azote- Phosphore- Demande biochimique et biologique en oxygène- Phénols- Hydrocarbures aromatiques polycycliques- Cyanures- Sulfures- BTX- Somme de tous les polluants, avec par ex. leur toxicité globale pour les poissons
c) Emissions sonores
Au sein d'une cokerie, les émissions de bruit proviennent de nombreux postes de travail, chaque groupe moteur d'une unité fonctionnelle constituant une source sonore.
Les équipements de mélange, de concassage et de criblage du charbon et du coke, ainsi que les appareils de compression du gaz sont particulièrement bruyants et nécessitent la mise en oeuvre de dispositifs d'insonorisation. Sans protection acoustique adaptée, les différentes sources de bruit peuvent facilement dépasser 85 dB(A).
On respectera les valeurs limites définies pour les émissions et les nuisances sonores à proximité des sources de bruit ainsi qu'au voisinage des installations, afin de prévenir les effets pathologiques du bruit sur les personnes exposées.
d) Sol et nappe phréatique
Le potentiel de risque d'une installation de ce type pour le sol et la nappe phréatique relève du stockage et du chargement des produits de la cokerie, à savoir le goudron brut, le benzène brut et l'acide sulfurique et de la manipulation de produits chimiques utilisés comme adjuvants dans le processus.
Les effets sur l'environnement sont dus en premier lieu aux émissions qui se diffusent aux abords de l'usine et peuvent être préjudiciables à l'homme et à la nature. Outre ces nuisances enregistrées au voisinage des établissements, il faut également tenir compte des concentrations en substances nocives régnant directement à la source, c'est-à-dire aux postes de travail. Pour la protection du personnel, ces concentrations sont soumises à des réglementations basées sur les notions de concentrations maximales admissibles (MAK) dans les ambiances professionnelles et de teneurs limites normales à respecter en continu (TRK).
L'emploi et la manipulation non conforme de substances à risques peut mener à la contamination des sols et de la nappe phréatique. Les charges polluantes des eaux usées peuvent être toxiques (toxicité en tant que paramètre de pollution globale), altérer le goût de l'eau (phénols) ou amener un excès de matières fertilisantes et donc une consommation accrue d'oxygène (azote, phosphore).
D'une manière plus générale, on notera par ailleurs que l'implantation et l'exploitation d'une usine de transformation du charbon a des répercussions sur les conditions de vie de certains groupes de population. On étudiera donc également les aspects socio-économiques et socio-culturels d'un tel projet.
2.2 Mesures de protection
Dans les cokeries, la protection de l'environnement et la sécurité du travail font l'objet d'une réglementation législative. En Allemagne par ex. cette réglementation est constituée par les Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft", par l'arrêté sur les substances dangereuses ou encore la loi sur la gestion de l'eau.
Certaines lois ayant été révisées et comportant dorénavant des exigences beaucoup plus sévères, de nouvelles techniques ont été mises en oeuvre dans les usines de transformation du charbon de façon à lutter plus efficacement contre la pollution.
Dans le cadre de cette évolution, il convient de citer le développement et la diffusion de fours à coke de grandes dimensions, qui ont l'avantage de réduire sensiblement le nombre des enfournements/défournements (de 80% env.) ainsi que la longueur des surfaces d'étanchéité à nettoyer (réduction d'env. 65%) par rapport à une batterie de plusieurs fours offrant la même capacité. Dans les cokeries de construction récente, les émissions ont été réduites grâce aux mesures suivantes:
a) Traitement du charbon, comprenant les opérations de déchargement, stockage, conditionnement (mélange, broyage fin) et transport
- Montage d'installations d'arrosage stationnaires au-dessus des aires de stockage du charbon pour humidifier les produits, aménagement des installations en fonction des facteurs climatiques locaux;
- Limitation maximum des hauteurs de déversement des appareils de manutention et de reprise mobiles;
- Emploi de bandes transporteuses mises sous caisson;
- Installation de systèmes de dépoussiérage aux stations de broyage et de mélange ainsi que sur les silos de produits pulvérulents.
b) Marche des batteries de fours à coke
- Captation des gaz dégagés à l'enfournement, qui sont mélangés au gaz brut par deux voies différentes, par ex. en passant dans la cellule voisine par des mini colonnes montantes et en s'élevant dans la colonne montante pour s'accumuler dans le barillet;
- Captation des gaz d'enfournement au moyen de dispositifs d'aspiration fixes ou mobiles avec postcombustion et dépoussiérage des fumées;
- Nettoyage mécanique des capots et des cadres des orifices de chargement ainsi qu'arrosage après chaque remplissage;
- Nettoyage mécanique (aspiration) de la voûte du four;
- Nettoyage mécanique des colonnes montantes, montage de joints hydrauliques sur les obturateurs des colonnes montantes;
- Installation de dispositifs de nettoyage mécanique pour les cadres des portes des fours et des compartiments des machines desservant les fours à coke;
- Captation et épuration des émissions au moment de la dépose des portes du four
- Recours à des wagons d'entretien des portes spéciaux;
- Mise en place de systèmes de portes hautement étanches avec aménagement de conduits de décompression afin d'éviter les pressions excessives au niveau des joints d'étanchéité;
- Montage de hottes aspirantes pour les dispositifs de nettoyage des portes et des cadres;
- Aspiration des émissions dues à des fuites au niveau des portes du four. Acheminement de l'air aspiré vers l'air de combustion des batteries du four;
- Utilisation de gaz combustibles à teneur en soufre maintenue en dessous de 0,8 g S/m³ afin de limiter les émissions de SO2.
- Réduction des émissions de NOx liées au chauffage du four, par alimentation d'air en plusieurs étapes et remise en circuit interne/externe des gaz de fumées;
- Emploi de matériau (pierres réfractaires) à très bonne conductibilité thermique pour les parois chauffantes;
- Captation et épuration des émissions au cours du défournement du coke.
c) Refroidissement du coke
- Mise en oeuvre de la technique de refroidissement à sec du coke, comprenant notamment:
humidification du coke séché à froid afin de limiter les dégagements de poussière lors des transferts
Dépoussiérage du poste de transfert du coke
Dépoussiérage du gaz excédentaire au moyen de filtres à manches
Génération de gaz inerte en remplacement du gaz de refroidissement, sur la base de gaz pauvre en soufre
- Mise en oeuvre de mesures de réduction des émissions en cas d'extinction par voie humide, consistant par ex. à doter les tours d'extinction de chicanes.
d) Traitement du coke
- Mise en place d'installations de transport du coke en construction fermée;
- Exécution de la station de criblage du coke en version fermée;
- Captation et épuration des poussières émises, par ex. sur les silos de préstockage, les lignes de criblage, les broyeurs, les bandes de transfert, etc.;
- Installations d'humidification du coke en aval du refroidissement par voie sèche, afin de limiter les dégagements de poussières aux points de transfert du coke.
e) Ateliers de traitement des gaz et des produits du charbon
- Emploi de systèmes/de joints d'étanchéité efficaces pour les pompes, les appareils de robinetterie et les brides;
- Montage de reniflards sur les réservoirs, les joints hydrauliques etc., et renvoi des vapeurs vers la conduite d'aspiration du gaz brut;
- Conduite des unités Claus avec récupération des effluents gazeux qui vont rejoindre le gaz brut;
- Conduite d'installations de production de H2SO4 avec dispositif de filtrage des effluents gazeux et unités de lavage des gaz pour réduire le plus possible les émissions de SO2/SO3.
f) Traitement des eaux usées (à ce sujet, voir également les dossiers "Assainissement " et "Constructions mécaniques, ateliers, chantiers navals")
- Installations de strippage en amont avec addition d'alcalis (par ex. soude caustique) en vue de la réduction des charges de composés d'ammonium fixes dans les eaux de procédé de la cokerie;
- Mise en place de postes de traitement des eaux usées à plusieurs étages biologiques, y compris étage de nitrification/dénitrification pour l'élimination de composés de l'azote dans les eaux résiduaires de la cokerie.
g) Protection des sols et des cours d'eaux
- Séparation du système d'évacuation des eaux provenant des toitures et des routes de celui des installations de traitement de gaz et des produits du charbon;
- Installation dans des cuvelages de tous les réservoirs et appareillages fonctionnant avec des substances à risques; montage de collecteurs dirigeant les eaux vers le poste d'épuration biologique par ex.;
- Montage des citernes de façon à pouvoir en surveiller le fond, par ex. sur des semelles filantes, mise en place de protections contre le surremplissage;
- Utilisation de matériaux adaptés et protection externe contre la corrosion, de façon à améliorer notablement la disponibilité des composants de l'installation;
h) Lutte contre le bruit
- Mesures de lutte à la source, par ex. encoffrement de machines, de pompes, etc.;
- Mesures d'insonorisation des locaux: construction massive, doubles cloisons, recours à des dispositifs antivibration, à des revêtements absorbants;
- Aménagement d'écrans acoustiques;
- Essais individuels pour chaque source sonore, quant aux nuisances sur le lieu de travail et aux émergences au voisinage des installations.
Les mesures anti-pollution énumérées aux points a) à h) sont déjà éprouvées et mises en pratique sur les installations modernes.
Lors de la mise en place d'une nouvelle cokerie, les coûts imputables à la protection de l'environnement représentent env. 30 à 40% de l'investissement total.
La sécurité de fonctionnement et la disponibilité des systèmes relevant de la protection de l'environnement dépendent de la qualification du personnel servant, comme pour tout le reste des installations d'ailleurs. Le personnel devra donc bénéficier d'une bonne formation et initiation pour être en mesure de conduire les installations dans les règles de l'art.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
3.1 Généralités
Si l'on veut apprécier les effets nuisibles des émissions d'une cokerie, il faut tenir compte de nombreux facteurs, dont certains sont difficiles à cerner:
- Niveau de pollution initial, provenant d'autres sources,- Influences climatiques, notamment diffusion par le vent,- Capacité d'accumulation des écosystèmes environnants.
Sur le plan qualitatif, il est établi que le benzène, le toluène et le xylène, ainsi que le benzo(a)pyrène ont des effets carcinogènes sur les hommes et les animaux et que les émissions de poussière et certains gaz peuvent provoquer des affections des voies respiratoires.
Etant donné que les batteries de fours à coke comportent, outre les sources ponctuelles, des sources d'émission diffuses, la définition de valeurs limites admissibles se heurte à des difficultés. C'est ainsi que les textes des Instructions techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" fournissent bien des concentrations maximales admissibles dans les effluents gazeux apparaissant en des points précis des installations, alors que, pour d'autres domaines, les prescriptions se limitent à définir les mesures techniques devant être mises en oeuvre lors de l'implantation des équipements.
Les valeurs limites d'émission ne sont donc définies que pour une partie des rejets.
A ces valeurs limites pour les rejets viennent s'ajouter les seuils maximums de concentration de polluants qui sont applicables à l'atmosphère régnant dans les ateliers ou à l'ambiance des postes de travail (valeurs MAK-TRK). Ces prescriptions contribuent, quant bien même de façon indirecte, à limiter et à contrôler les émissions provenant de sources diffuses.
3.2 Aperçu des valeurs limites et normes
Parallèlement à la loi fédérale sur les nuisances en tant que texte fondamental, les installations de transformation du charbon sont soumises en Allemagne aux directives et réglementations suivantes:
- "TA-Luft", Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air du 27/02/1986
- Valeur limites pour les charges polluantes dans les eaux usées de cokerie, selon la loi sur la gestion de l'eau, art. 7a.
- Valeurs limites selon les Instructions Techniques "TA-Lärm" pour la protection contre le bruit de juillet 1984 (5ème révision)
- Arrêté sur les substances dangereuses.
Les autres réglementations à prendre en compte dans l'étude des installations sont mentionnées au chapitre 6.
Les valeurs limites actuellement en vigueur pour les émissions et les nuisances ainsi que les concentrations maximales admissibles en ambiance professionnelle (MAK) et les valeurs moyennes à respecter en continu (TRK) sont regroupées dans les tableaux 1.1, 1.2, 3 et 4.
Il convient de remarquer ici que les exigences peuvent être plus sévères dans certains cas selon le niveau de pollution initial du site.
Les tableaux insérés ci-après font apparaître les correspondances entre les normes allemandes et les valeurs limites fixées par les autres pays industriels européens (valeurs regroupées). On peut constater que, dans l'ensemble, les exigences sont plus sévères en Allemagne, hormis quelques valeurs isolées applicables à un pays donné, spécifié alors dans la colonne "Remarques".
Tableau 1.1
Valeurs limites d'émissions selon "TA-Luft" (Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air)
PolluantDébit massiqueValeurs limites en vigueur en AllemagnePrescriptions européennes à titre de comparaison RemarquesPoussière> 0,5 kg de pous./h < 0,5 kg de pous./h50 mg/m³ 150 mg/m³50-115 mg/m³, (94 mg/m³ 150 mg/m³Nox (ind. En NO2)> 5 kg NO2/h0,5 g/m³0,35 - 0,8 g/m³, (0,55 g/m³0,35 pour la BelgiqueSO2> 5 kg SO2/h0,5 g/m³0,5-0,8 g/m³, (0,6 g/m³ La charge peut également être limitée à 10.000 à 12.000 t/aH2S> 50 g H2S/h5 mg/m³5 mg/m³HCN> 50 g HCN/h5 mg/m³5 mg/m³C6H6> 25 g benzène/h5 mg/m³5 mg/m³Benzo(a)pyrène> 0,5 g/h0,1 mg/m³valeur limite non définieTableau 1.2:
Valeurs limites d'émission pour les effluents gazeux (ou l'air extrait épuré) de cokeries
Source d'émissionPolluant et débit massiqueValeurs limites en vigueur en AllemagnePrescriptions européennes (à titre de comparaison)RemarquesPréparation du charbonPoussières50 mg/m³100 mg/m³Séchage du charbon et inst. de préchauffagePoussières100 mg/m³115 mg/m³Criblage du cokePoussières50 mg/m³Enfournement du charbon (chargement du four)Poussières HAP pour débit massique > 0,5g/h25 mg/m³ 0,1 mg/m³15 - 230 mg/m³, (92 mg/m³ 0,1 mg/m³, la charge peut aussi être limitée à 2 kg/jour 15 = valeur spécifique aux Pays BasDéfournement du cokePoussières5 g/t de coke5 - 115 mg/m³, (46 mg/m³ ou 5 g/t de cokeInstallations de refroidissement du coke par voie sèchePoussières20 mg/m³20 mg/m³Installations d'extinction du coke par arrosagePoussières50 g/t de coke50 - 800 mg/m³, (330 mg/m³ ou 80 g/t de cokeCheminée d'évacuation des fumées des batteries de fours à coke (nouvelles installations)NOx, indiqué en NO2 SO2 CO Poussières0,5 g/m³ 0,8 g de soufre dans gaz UF 0,2 g/m³ 10 mg/m³0,2 - 0,8 g/m³, (0,53 mg/m³ 0,5 - 1,7 g de soufre dans gaz UF (9 g de soufre dans gaz UF ou 0,5 g H2S dans gaz UF 100 - 200 mg/m³, (130 mg/m³0,2 = valeur spéc. aux Pays-Bas 0,5 = valeur spéc. à l'EspagneCheminées d'évacuation des fumées d'installations de production annexes (nouvelles installations)Poussières CO NOx SO3 (inst. à H2SO4) SO2 (inst. H2SO4) H2S (inst. Claus) Soufre (valeur d'émission admissible) Capacité de production < 20 t/S/jour Capacité de production 20 - 50 t S/jour Capacité de production > 50 t S/jour 60 mg/m³ conversion SO2 -> SO2 > 97,5%ou 2500 mg/m³ 10 mg/m³ 3% 2% 0,5 %50 mg/m³ 200 mg/m³(0,1 - 0,35 g/m³, (0,225 g/m³ 60 - 10 mg/m³, (70 mg/m³ 500 - 3000 mg/m³, 1750 mg/m³ 10 mg/m³ 3% 2% 0,5%500 = valeur spéc. à l'AutricheTableau 2
Exigences de qualité minimum applicables aux eaux de cokeries en cas de rejets directs - "Rahmen-Abwasser VwV", annexe 46 (projet août 1990)
Paramètres
Somme de
NH4-N 40 mg/lNO2NO3-NPhosphore 2 mg/lDBO5 30 mg/lSubstances filtrables 50 mg/lDCO 200 mg/lIndice phénols 0,5 mg/lHAP 0,1 mg/lBTX 0,1 mg/lCyanures 0,1 mg/lSulfure 0,1 mg/lToxicité pour les poissons 4 (coefficient de dilution)
Nota: Ces valeurs limites s'appliquent à des eaux de cokerie non diluées pour un débit d'eaux usées spécifique de 0,300 m³/t de charbon.
Dans le cas de cokeries comprenant le traitement HP du gaz ainsi que la collecte et la récupération des eaux de pluies contaminées ou des étages de procédé complémentaires, le débit spécifique d'eaux usées peut être ajusté jusqu'à 0,42 m³/t de charbon.
Tableau 3
Valeurs de référence pour les nuisances sonores (juillet 1984)
Les valeurs maximales d'émergence sont fixées à
a) 70 dB(A)pour les zones purement industrielles ou artisanales avec logements de fonction pour le personnel de surveillance et assurant des permanencesb) 65 dB(A)le jourpour les zones à prédominance artisanale50 dB(A)la nuit(ateliers)c) 60 dB(A)le jourpour les zones comportant à parts égales45 dB(A)la nuitateliers et logementsd) 50 dB(A)le jourpour les zones à prédominance résidentielle40 dB(A)la nuite) 50 dB(A)le jourpour les zones à caractère purement35 dB(A)la nuitrésidentielf) 45 dB(A)le jourpour les stations thermales ou climatiques, 35 dB(A)la nuitles hôpitaux et centres de soinsg) 40 dB(A)le jourpour les logements attenant aux bâtiments de30 dB(A)la nuitl'usineCommentaires
- La conception acoustique d'une installation et les calculs prévisionnels nécessaires s'articulent autour des algorithmes commentés dans la directive 2714 (E) du VDI (association d'ingénieurs allemand) portant sur la diffusion du son à l'air libre et la directive 2571 portant sur la réverbération du son dans les locaux industriels.
- Si les valeurs de référence citées précédemment venaient à être dépassées en raison de bruits étrangers aux activités ou faussées au point de ne plus permettre de mesure précise, on appliquera des indices de correction tels que ceux établis dans les textes des Instructions techniques pour la protection contre le bruit "TA-Lärm". S'il s'avère impossible de procéder à des mesurages, on effectuera des calculs de propagation des sons.
- La nuit est définie comme une période de 8 heures débutant à 22 h et se terminant à 6 h.
- En ce qui concerne les nuisances sonores en ambiance professionnelle, la réglementation est complétée par l'arrêté sur les établissements de travail - art. 15 relatif à la lutte contre le bruit.
(1) Le niveau sonore régnant sur les lieux de travail est à limiter autant que les activités le permettent. Compte-tenu également des bruits parvenant de l'extérieur dans les locaux il ne devra pas dépasser:
·ð 55 dB(A) aux postes où le travail est surtout intellectuel
·ð 70 dB(A) pour les travaux de bureaux simples ou fortement mécanisés et autres activités analogues
·ð 85 dB(A) pour tous les autres types d'activités: dans la mesure où le respect du niveau fixé exigerait de prendre des mesures disproportionnées par rapport au résultat à obtenir, des dépassements de jusqu'à 5 dB(A) sont autorisés.
(2) Dans les salles de permanence, de repos et les locaux d'infirmerie, le niveau acoustique maximum autorisé se situe à 55 dB(A). Pour la définition d'un niveau acoustique, on tiendra compte uniquement des bruits des équipements se trouvant dans les locaux et des bruits y parvenant de l'extérieur.
Tableau 4
Concentrations maximales admissibles en ambiance professionnelle (MAK) et valeurs moyennes à respecter en continu (TRK)
Substance polluanteConcentration max. admissible en vigueur en AllemagnePrescriptions européennes )RemarquesPoussière6 mg/m³10 - 15 mg/m³, (11 mg/m³NOx (indiqué en NO2)9 mg/m³4 - 6 mg/m³, (5,3 mg/m³ 30 mg/m³ NOSO25 mg/m³1,5 - 5 mg/m³, (4,7 mg/m³1,5 = valeur spécifi- que à l'EspagneCO33 mg/m³29 - 57 mg/m³, (45 mg/m³29 = valeur spécifique aux Pays-BasBenzène16 4) mg/m³3 -32 mg/m³3 = valeur spécifique à la SuèdeToluène375 mg/m³375 mg/m³Xylène440 mg/m³425 - 435 mg/m³, (430 mg/m³Benzo(a)pyrène2 - 5 ) mg/m³ )2 - 5 mðg/m³H2S15 mg/m³14 - 15 mg/m³HCN11 mg/m³10 - 11 mg/m³NH335 mg/m³17 - 18 mg/m³Phénol19 mg/m³19 mg/m³Mercaptans1 mg/m³1 mg/m³Biphényle1 mg/m³1 - 1,5 mg/m³Disulfure de carbone30 mg/m³30 mg/m³Naphtalène50 mg/m³50 mg/m³Remarques: Dans cette liste figurent les principales substances spécifiques aux activités des cokeries. Les métaux lourds et autres matières analogues ne figurent pas dans le tableau. Les concentrations aux postes de travail sont des valeurs moyennes calculées sur un poste de 8 h.
On procèdera à des mesures de contrôle des taux limites d'émission et de l'efficacité des installations d'épuration des effluents gazeux.
Après la mise en service, on vérifiera si les chiffres admis dans le cadre de l'étude des installations correspondent bien aux conditions effectives de marche, les mesures devant être du ressort d'organismes indépendants, de services publics etc., et devant se faire conformément aux directives en vigueur.
On trouvera dans les textes des Instructions Techniques "TA-Luft" et les directives du VDI des descriptions détaillées quant à la manière de procéder aux mesures des émissions et des nuisances.
3.3 Appréciation des effets sur l'environnement
Les valeurs limites d'émission mentionnées plus haut peuvent être respectées, à condition de mettre en oeuvre les mesures préventives présentées au point 2.2.
Par rapport à d'anciennes installations, on évalue la réduction des émissions aux chiffres suivants: (pour la cokerie dans son ensemble, y compris les sources d'émission diffuses)
SO2réduction de20 à 40 %Noxde20 à 40%COde30 à 35%BTXdeplus de 95%Poussièresded'env. 50%Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPded'env. 90%Benzo(a)pyrèneded'env. 90%En outre, les émissions suivantes peuvent être entièrement évitées si l'on remplace les installations d'extinction par voie humide par des systèmes de séchage par voie sèche:
- H2S jusqu'à 80 g/t de coke, équivalent à 160 t H2S par an pour une production annuelle de coke de 2 millions de tonnes
- NH3 jusqu'à 15 g/t de coke, équivalent à 30 t NH3 par an.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Les cokeries sont d'une part étroitement liées à l'industrie sidérurgique (voir dossier "Le fer et l'acier"). D'autre part, leur implantation peut être rattachée directement à une exploitation minière (voir dossiers concernant le secteur minier), comportant outre la mine un lavoir pour la préparation mécanique du charbon.
De nouvelles technologies dans le domaine de la sidérurgie, notamment celles autorisant le recours au fuel ou à du charbon peuvent abaisser les besoins en coke des hauts fourneaux.
Toutefois, il est encore impossible à l'heure actuelle de dire si l'on pourra entièrement renoncer au coke en tant qu'agent réducteur, combustible et support du minerai dans les hauts fourneaux.
Les rapports avec d'autres domaines de projets sont mentionnés à tous les passages où cela paraît opportun.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Sans le recours à des équipements efficaces de lutte contre la pollution, les activités des cokeries constitueraient une lourde charge pour les milieux air, sol et eau.
Les efforts ne doivent pas porter seulement sur la réduction des émissions de polluants aux endroits où sont concentrés les rejets, mais aussi sur la lutte contre les émissions diffuses. Afin de protéger le personnel de l'usine, on veillera également à respecter les concentrations maximales admissibles en ambiance professionnelle.
A condition de mettre en oeuvre systématiquement les mesures anti-pollution aujourd'hui éprouvées et de respecter les réglementations en vigueur, il est possible d'éviter dans une large mesure les dégradations du milieu du fait de l'exploitation de cokeries.
Néanmoins, il faudra toujours s'assurer que les instances administratives puissent garantir l'application correcte des mesures anti-pollution.
Il est recommandé de désigner des délégués à l'environnement et à la sécurité du travail, qui suivront une formation complémentaire spéciale et bénéficieront d'un encadrement technique, afin d'être en mesure d'assumer une fonction de contrôle et d'intervenir dans toutes les questions touchant à la protection de l'environnement et la sécurité du travail.
La participation à un stade précoce du projet des groupes de population concernés et en particulier des femmes à la planification et aux décisions permettra de tenir compte de leurs intérêts et en même temps de réduire certains problèmes d'environnement (par ex. en ce qui concerne la contamination de produits alimentaires ou la santé des personnes vivant au voisinage des usines).
6. Bibliographie
Textes législatifs, directives et réglementation
AD-Merkblätter
Bergverordnung zum gesundheitlichen Schutz der Beschäftigten (Gesundheitsschutz - Bergverordnung - GesBergV) du 31/07/1991.
Druckbehälterverordnung, Bundesarbeitsblatt n° 3, Teil Arbeitsschutz, mars 1990.
Hinweise für das Ableiten von Abwasser in öffentlichen Kläranlagen, ATV Arbeitsblatt 115.
MAK-Liste, Liste maximaler Arbeitsplatzkonzentrationen 1990, Mitteilung XXVI, Bundesarbeitsblatt 12/1990.
Richtlinie für Rohrleitungsanlagen zum Befördern wassergefährdender Stoffe, Gemeinsames Ministerialblatt GMBL, n° 8, 02/04/1987.
Technische Regeln zum Umgang mit brennbaren Flüssigkeiten, TRbF, BGBL III.
Unfallverhütungsvorschriften UVV, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Bonn.
VDI-Richtlinie 1058, fiche 1, Beurteilung von Arbeitslärm in der Nachbarschaft, septembre 1985.
BDI-Richtlinie 2560, Persönlicher Schallschutz, décembre 1987.
VDI-Richtlinie 2058, fiche 3, Beurteilung von Lärm am Arbeitsplatz unter Berücksichtigung unterschiedlicher Tätigkeiten.
VDI/VDE-Vorschriften.
Verordnung über Arbeitsstätten (Arbeitsstättenverordnung), édition 1983, éd.: Bundesminister für Arbeit und Sozialordnung.
Verordnung über gefährliche Stoffe (Gefahrstoffverordnung), BGBL du 26/08/86.
Wasserhaushaltsgesetz, insbesondere mit dem §7a, Mindestanforderungen an Kokereiabwasser, Bundesgesetzblatt BGBL I (1986).
Sonstige in verschiedenen Regelwerken zitierte Bestimmungen.
Divers
Mitteilungen des Europäischen Kokereiausschusses zu Emissionsgrenzwerten und MAK-/TRK-Werten (non publié)
Bernd Schärer, Article "US clean Air Act" in Staub - Reinhaltung der Luft 52 (1992) 1 - 2, Springer Verlag.
41. Centrales thermiques
1. Présentation du domaine d'intervention
Par centrales thermiques, on désigne les installations servant à transformer des énergies primaires soit uniquement en énergie électrique, soit à la fois en électricité et en chaleur utile. Selon la source d'énergie primaire utilisée et la forme d'énergie produite, on distingue plusieurs types de centrales thermiques.
Les sources d'énergie susceptibles d'être utilisées par une centrale thermique sont:
- les combustibles fossiles tels le charbon, les produits pétroliers et le gaz naturel
- des résidus et déchets, notamment les ordures ménagères et les déchets d'origine industrielle, les huiles résiduelles.
- les combustibles fissiles ou nucléaires.
Les centrales thermiques peuvent être conçues pour différentes combinaisons de combustibles afin d'obtenir une plus grande flexibilité au niveau de l'approvisionnement ou des rendements plus élevés. Ainsi, il existe des centrales combinées à groupe gaz-vapeur, comprenant une turbine fonctionnant au gaz naturel et un groupe évaporatoire chauffé au pétrole ou au charbon alimentant la turbine à vapeur.
Nous ne traiterons pas ici les énergies renouvelables, tel bois et autres formes de biomasse, qui font l'objet d'un dossier de l'environnement spécifique. Nous ferons également abstraction des centrales thermiques nucléaires pour nous consacrer exclusivement aux groupes de production utilisant des combustibles fossiles, particulièrement le charbon et les produits pétroliers. Ces matériaux constituent actuellement des sources d'énergie privilégiées dans la plupart des pays en développement et continueront de le faire dans un proche avenir. Quant aux usines hydroélectriques, elles sont traitées dans le dossier "Hydraulique lourde".
En fonction des formes d'énergie produite, on pourra classer les centrales thermiques selon les catégories suivantes:
- centrales à condensation ne produisant que de l'électricité.
- centrales de chauffage ne fournissant que de la chaleur sous forme de vapeur ou d'eau chaude, desservant un réseau public ou assurant l'approvisionnement de processus industriels.
- centrales à production mixte, fournissant à la fois du courant électrique et des calories utiles.
Il convient de noter ici que la production de chaleur aux fins de chauffage ou d'approvisionnement de processus de fabrication ne peut se justifier économiquement que si la centrale est implantée à proximité des lieux de consommation, c.-à-d. que l'éloignement entre celle-ci et les points desservis ne doit pas dépasser 2 à 5 km pour une puissance thermique de l'ordre de 50 à 100 MW. Quant au transport d'électricité, il est rentable sur de bien plus grandes distances (cf. Dossier de l'environnement "Transport et distribution d'électricité").
Les centrales thermiques utilisant des combustibles fossiles peuvent présenter des puissances unitaires allant de quelques centaines de kilowatts (centrales à moteurs diesel) à plus de 1 000 mégawatts (centrales au pétrole ou au charbon). Dans de nombreux pays, celles-ci sont souvent limitées à 200, 300 MWel, par suite de problèmes de stabilité du réseau et de disponibilité des équipements. Là où les conditions sont plus favorables, des capacités plus importantes sont possibles.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
Les effets d'une installation sur l'environnement sont à la fois fonction de l'installation elle-même et de son site d'implantation. En ce qui concerne les centrales thermiques, ces effets ont leur origine dans différents éléments de l'installation. Voici ci-après les équipements essentiels dont peut être composée une centrale thermique:
- équipements de conditionnement et de stockage des combustibles- installations de combustion et de production de vapeur- équipements de production d'énergie électrique et de chaleur- équipements de traitement des fumées, des résidus solides et liquides- équipements de réfrigération.
A l'annexe A.-1, on trouvera une récapitulation des centrales thermiques avec indication des différents combustibles, résidus et flux de matière ayant des implications écologiques.
Les différents types d'émissions, susceptibles d'être générés au cours des différents processus, sont présentés dans le tableau 1 ci-après:
Tableau 1
Différents types d'émissions pouvant être générés par une centrale thermique
Processus
Type d'émissionStockage et traitement du combustibleCombustion et production de vapeurEpuration des fuméesProduction d'électricitéInstallations de réfrigérationTraitement des résidusPoussières****Gaz nocifs**Eaux usées*****Résidus solides***Chaleurs perdues***Bruit******Pollution de la nappe phréatique*Il ressort de ce tableau que les centrales thermiques peuvent être à l'origine d'émissions pouvant avoir des effets nuisibles sur l'air ambiant, l'eau et les sols, de même que sur les êtres vivants, les plantes et les paysages.
Le problème de la mise en décharge des résidus, tel qu'il se pose dans le cas des centrales à pétrole et à charbon, sera abordé au point 2.3.
Dans une centrale thermique, les plus importantes répercussions sur l'environnement sont celles imputables aux équipements de combustion et aux poussières et gaz nocifs qu'ils dégagent. D'une façon générale, on peut affirmer que l'ampleur de l'impact sur l'environnement, en termes d'émissions de polluants, d'encombrement au sol de la centrale ainsi que de quantités de résidus va en croissant dans l'ordre: gaz, mazout, pétrole et charbon.
Avant de nous avancer plus loin dans la description des effets sur l'environnement imputables aux différents processus et équipements et des mesures de protection envisageables, il nous faut apporter une précision sur la structure du présent document: Le corps principal est consacré aux aspects essentiels des effets et des mesures de protection alors que les indications figurant en annexe fournissent des détails sur les moyens techniques de lutte contre la pollution.
Dans le cadre de l'étude des effets sur l'environnement de l'exploitation d'une centrale thermique, il convient de faire la distinction entre émissions, c.-à-d. les polluants générés par les différentes unités de la centrale et rejetés en grande partie par la cheminée, et immissions, à savoir le transfert des polluants vers un milieu récepteur, essentiellement au niveau du sol. Souvent, on préférera au terme "immission" d'origine allemande, les mots "retombées" ou "nuisances", qui peuvent sembler plus parlant. Comme on l'imagine, "émissions" et "immissions" sont étroitement liées par le jeu de différents facteurs, notamment les aspects techniques (hauteur, vitesse et température des rejets), atmosphériques (conditions météorologiques, vitesse du vent) et le facteur distance (éloignement entre la source émettrice et le point de mesure des retombées). En ce qui concerne les nouveaux projets de centrale, on peut encore influer sur les paramètres de la première et deuxième catégorie, notamment la hauteur de la cheminée et la distance par rapport aux habitations les plus proches, alors que dans le cas de centrales déjà existantes, on ne pourra modifier que les grandeurs de la première catégorie. Comme le veut la loi de la conservation de la masse, tous les polluants émis (à l'exception du CO2) finissent nécessairement par se retrouver au sol. Certes, dans le cas de cheminées très élevées, de grandes vitesses de rejet et de vents rapides, ils seront dispersés sur une aire beaucoup plus vaste que dans le cas contraire. Le rehaussement de la cheminée en particulier est un moyen relativement simple qui permet d'obtenir une réduction de la concentration des polluants sur une superficie donnée. Mais les émissions étant alors réparties sur une zone géographique plus étendue, il importe d'examiner si une telle mesure ne risque pas d'augmenter de manière intolérable le niveau de pollution au-delà de la superficie considérée.
Les mesures visant à réduire les effets d'une centrale thermique sur l'environnement peuvent se répartir selon les catégories suivantes:
- Modifications des conditions d'ensemble
·ð Incitations à une utilisation rationnelle de l'énergie, aux économies d'énergie par le biais d'une tarification de l'électricité permettant de couvrir les coûts de la production et de taxes fiscales.
·ð Choix approprié du site.
- Mesures de protection autres que les moyens techniques
·ð Règlement prescrivant l'utilisation de vecteurs énergétiques utilisant un mode de distribution par conduites (chauffage à distance) dans les zones de concentration urbaine
·ð Modèles de compensation telle la substitution d'une source d'émission présentant un impact important sur l'environnement
- Mesures de protection faisant appel à des moyens techniques
·ð Réduction des immissions, par le biais d'un surélévation de la cheminée de la centrale par exemple.
·ð Mesures visant à réduire les rejets:
* Mesures primaires destinées à empêcher ou à réduire les émissions de polluants, telles que la sélection d'un combustible peu polluant (gaz naturel plutôt que charbon, par ex.), l'homogénéisation du combustible pour éviter les pics de pollution, augmentation du rendement, mesures relatives au foyer afin de limiter les émissions de NOx
* Mesures secondaires, c.-à-d. traitement des gaz de fumées afin d'en extraire les polluants avant leur rejet dans l'atmosphère.
Pour ce qui est de la préséance des mesures, la priorité doit revenir aux dispositions visant à réduire ou mieux à éviter la pollution, le traitement ou le conditionnement des effluents et résidus ne devant intervenir qu'en second lieu. Autrement dit, on devra d'abord chercher à éviter l'apparition des polluants ou à réduire celle-ci, avant de mettre en oeuvre des techniques de traitement secondaires.
Ici, un aspect important est l'accroissement du rendement, par exemple par la mise en place de centrales mixtes à groupes gaz-vapeur ou de centrales de production combinée d'électricité et de chaleur, qui permettent de réduire les émissions de polluants par rapport aux quantités d'énergie produites.
L'amélioration du rendement est également un moyen probant pour réduire les rejets de CO2, polluant figurant parmi les responsables de l'effet de serre. Pour d'autres possibilités de réduction des émissions de CO2, par le recours aux énergies renouvelables pour la production d'électricité par exemple, le lecteur est prié de se reporter au dossier "Energies renouvelables".
En ce qui concerne les effets sur l'environnement, on devra faire la distinction entre les effets directs, sous forme d'émissions de substances polluantes, etc., et les effets indirects tels que le transfert de polluants de l'atmosphère dans les cours d'eau. Ce transfert a lieu, par exemple, lorsque les effluents de laveurs ne sont pas soumis à un traitement adéquat avant leur déversement dans le milieu récepteur ou encore lorsque le calcaire injecté dans les foyers doit être extrait dans une carrière et que son abattage et son transport par camion du lieu d'extraction à la centrale constituent une source de pollution. Par ailleurs, d'autres répercussions peuvent surgir lorsqu'il s'agit, par exemple, d'éliminer le plâtre issu des installations de désulfuration des fumées.
Ci-après nous allons passer en revue les différents éléments subissant les effets de la pollution et les mesures de protection envisageables.
2.1 L'air
Sur le site d'une centrale thermique, l'air est surtout pollué directement par les émissions de poussières et de gaz nocifs.
Dans une seconde phase, les poussières et la plupart des gaz nocifs rejetés dans l'atmosphère, ou encore les produits de transformations chimiques auxquels ils ont donné naissance dans l'atmosphère (par ex. NO2 et nitrate provenant du monoxyde d'azote), retombent au sol avec les précipitations atmosphériques (pluie, neige) ou sous forme de particules sèches. Cela engendre une charge polluante pour les eaux et le sol pouvant nuire à la flore et à la faune.
Selon le combustible utilisé (type, composition, pouvoir calorifique) et le mode de combustion (foyer à cendres sèches ou foyer à cendres fondues), les gaz de combustion émis contiennent différentes quantités de polluants (poussières, métaux lourds, SOx, NOx, CO, CO2, HCl, HF, composés organiques). Les taux d'émission possibles en fonction des combustibles, et utilisés en l'absence de dispositifs d'épuration des fumées, sont présentés au tableau 2 ci-après.
Tableau 2
Concentrations possibles de polluants dans les gaz non épurés
Type d'émissionGaz naturelMazoutPétroleHouilleLigniteOxydes de soufre (SOx) - mg/m3 (c.n.)20 - 50300-20001000-10000500-800500-18000Oxydes d'azote(NOx) - mg/m3 (c.n.)100-1000200-1000400 - 1200600-2000300 - 800Poussières- mg/m3 (c.n.)0 - 3030 - 10050 - 10003000-400003000-50000Les taux d'émission du tableau 2 sont fournis en mg/m3 de gaz comme le prescrivent les règlements en vigueur en Allemagne (Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft", prescriptions relatives aux chaudières industrielles). Les valeurs SOx et NOx sont calculées sous la forme SO2 et NO2. Pour certains polluants, les valeurs limites sont énoncées sous forme de débit (kg/h par ex.); pour d'autres, un certain degré d'efficacité des dispositifs de filtration est prescrit (cf. annexe A.-6). Pour faciliter au lecteur la conversion des concentrations indiquées en d'autres unités (ppm, g/GJ ou l'unité lb de polluant/106 de BTU énergétique couramment employée aux Etats-Unis), nous avons fait figurer un tableau de conversion à l'annexe A-6.
Les marges du tableau 2 en ce qui concerne les oxydes de soufre s'expliquent par la teneur en soufre qui varie selon les combustibles utilisés, d'autant plus que dans de nombreux pays les combustibles locaux utilisés, tel le lignite par exemple, ont un faible pouvoir calorifique mais une teneur en soufre élevée. La conjonction "haute teneur en polluants" et "faible pouvoir calorifique" se traduit par des concentrations notables de SOx dans les gaz non épurés.
Pour ce qui est des concentrations en NOx, la teneur en azote des gaz de fumées n'est pas tant le fait de l'azote contenu dans le combustible (NOx du combustible) mais provient essentiellement de l'oxydation de l'azote de l'air par l'oxygène à des températures de combustion de plus de 1200° C (NOx thermique). Ainsi de hautes températures de combustion ont pour corollaire des émissions de NOx élevées. Les mesures primaires de réduction au niveau des équipements de combustion, qui, surtout dans le cas de nouvelles installations, peuvent être mises en oeuvre moyennant des coûts d'investissement relativement faibles, permettent de ramener les émissions aux valeurs inférieures énoncées dans le tableau. Néanmoins, il faudra toujours assurer une bonne combustion afin d'éviter qu'un excès de mesures primaires visant à réduire le taux de NOx se traduise par une augmentation hors de proportions des autres émissions, notamment le monoxyde de carbone et les hydrocarbures imbrûlés.
La limitation des rejets de CO s'obtient en premier lieu par le contrôle du degré de combustion qui permet en même temps de réduire les émissions d'hydrocarbures imbrûlés. Contrairement aux émissions de poussières, de SO2, de NOx et de composés halogénés, le monoxyde de carbone et les hydrocarbures imbrûlés ne peuvent pratiquement pas être retenus par les dispositifs d'épuration. Or, parmi les hydrocarbures imbrûlés, on note de nombreuses substances chimiques, dont certaines posent de sérieux problèmes de toxicité, tels les benzopyrènes.
Les unités brûlant du charbon ou du pétrole émettent également de faibles quantités d'acide chlorhydrique (HCl) et d'acide fluorhydrique (HF), de l'ordre de 50 à 300 mg/m3. Les concentrations de ces polluants dans les gaz de combustion, qui sont généralement nettement inférieures à celles de SO2, vont également se trouver réduites par les installations de désulfuration et cela encore plus que celle de l'anhydride sulfureux.
Pour la réduction des émissions de polluants dans les fumées des centrales thermiques, on dispose de toute une panoplie de mesures primaires et secondaires. Le schéma de l'annexe A-2 illustre à titre d'exemple l'intégration de mesures secondaires de dénitrification, de dépoussiérage et de désulfuration sur le parcours des gaz de fumée d'un générateur de vapeur. Ci-après, nous allons brièvement examiner les différentes mesures de réduction des émissions.
2.1.1 Dépoussiérage
Pour le dépoussiérage dans les centrales électriques, on a recours à des cyclones, multicyclones, électrofiltres et filtres à tissu. Ces dispositifs sont énumérés dans l'ordre croissant de leur efficacité qui est de l'ordre de 60 à 70% pour les cyclones et atteint plus de 99% pour les électrofiltres, encore appelés dépoussiéreurs électrostatiques, et les filtres à tissu. Il est vrai que les frais d'investissement augmentent avec le rendement et cela dans des proportions bien supérieures. Dans le cas des électrofiltres, le rendement de dépoussiérage augmente avec le nombre de champs ou éléments adjacents mis en oeuvre. Grâce à ces dispositifs où à des filtres à tissu, il est possible de ramener les taux de polluants résiduels dans les fumées à respectivement 50 et 30 mg/m3 (état normal). Les cyclones présentent l'inconvénient de ne retenir essentiellement que les poussières les plus grossières alors que les fractions plus fines, qui pénètrent plus facilement dans les voies respiratoires et sont donc plus dangereuses sur le plan toxicologique, ne sont pas éliminées. Les filtres à tissu sont particulièrement intéressants pour l'élimination de poussières fines, dans lesquelles s'accumulent les métaux lourds. Les coûts d'investissement pour le dépoussiérage des gaz de fumée dépendent de différents paramètres, tels que le type de combustible et le rendement de dépoussiérage nécessaire ainsi que la technique mise en oeuvre et se situent entre 20 et 70 DM/kWel. Les coûts d'exploitation sont de l'ordre de 0,1 à 0,6 DM/MWh. Les combustibles à fortes teneurs en cendres utilisés dans certains pays posent de sérieux problèmes de dépoussiérage. Les difficultés liées à l'évacuation des grandes quantités de cendres volantes, qui doivent alors être soit récupérées par l'industrie des matériaux de construction, soit mises en décharge viennent encore s'y ajouter. Selon les propriétés de ces cendres volantes, on devra recourir à des additifs pour inertiser le produit résiduaire à stocker et ainsi éviter les phénomènes de lessivage susceptibles de conduire à une contamination des eaux souterraines.
2.1.2 Désulfuration
Pour la réduction des émissions de SOx provenant des appareils de combustion, on peut faire appel à des mesures primaires (utilisation de combustibles à faible teneur en soufre, désulfuration directe dans le foyer, méthode additive d'injection par voie sèche) ou des mesures secondaires, c.-à-d. l'élimination du SOx contenu dans les fumées.
Souvent on renonce à l'emploi de combustibles pauvres en soufre pour des raisons économiques. En fait, il faudrait examiner quel concept occasionne les frais globaux les plus faibles dans chaque cas particulier. Ainsi, par exemple, l'utilisation d'un combustible plus pauvre en soufre peut engendrer des coûts d'exploitation plus élevés, mais se traduire pour la centrale thermique en question par un bilan plus favorable du fait des économies réalisées grâce aux frais d'investissement et d'exploitation des équipements de désulfuration qu'on a pu ainsi éviter. L'analyse à effectuer devrait bien entendu également englober d'autres aspects, tels que l'utilisation des combustibles locaux en vue d'obtenir une bonne sécurité d'approvisionnement, par exemple.
En ce qui concerne les produits pétroliers contenant du soufre, on distingue, tout comme pour les combustibles solides, des mesures primaires et secondaires de réduction de la pollution. Les mesures primaires consistent d'une manière générale à faire subir au produit, le pétrole obtenu par distillation atmosphérique ou sous vide, une hydrogénation visant à éliminer le soufre. Ces méthodes ne sont rentables que dans le cas d'importantes capacités et ne peuvent donc être pratiquées que dans les raffineries de pétrole. Dans les centrales thermiques, on pourra, pour réduire les émissions de SOx, employer un produit pétrolier pauvre en soufre ou un mélange de différents combustibles ou faire appel à la désulfuration des fumées fonctionnant d'après le même principe que le dispositif de désulfuration pour combustibles solides décrit ci-après et à l'annexe A-3.
Pour ce qui est du charbon, en particulier lorsque sa composition est soumise à d'importantes fluctuations comme c'est le cas de certains charbons provenant de gisements locaux dans de nombreux pays, on pourra obtenir un effet positif en réalisant des mélanges appropriés tendant à homogénéiser le combustible en ce sens qu'on évitera les chargements où le taux de soufre est extrêmement élevé. Ainsi on n'aura pas à tenir compte des valeurs de pointe correspondantes pour la conception des systèmes de désulfuration. On voit ici à quel point il est important de soumettre le combustible à une analyse approfondie en ce qui concerne le pouvoir calorifique, la teneur en eau et en cendres ainsi que la teneur en soufre et d'étendre cette analyse, par exemple, au différentes veines d'un gisement de charbon. Il est également important de savoir à quel point on devra tenir compte d'une autodésulfuration du charbon due à la présence de composés calciques.
Une désulfuration du charbon pourra avoir lieu dans le cadre des opérations de traitement sur le carreau de la mine ou sur le chantier d'exploitation à ciel ouvert, opérations au cours desquelles non seulement le soufre mais des substances inertes sont éliminées du charbon, essentiellement par voie humide. Selon le type de charbon et le type de liaison du soufre, ce dernier pourra être réduit de 5 à 80%, surtout dans le cas de la houille. Le soufre à liaison organique quant à lui ne peut pas être réduit par les méthodes de traitement des matériaux. Le soufre sulfidique, à l'état de pyrite (FeS2) dans la plupart des cas, peut être séparé s'il se présente à l'état libre dans le charbon brut ou, dans le cas d'associations minérales, si sa granulométrie est telle, qu'il peut être dissocié par broyage.
Une désulfuration directe au niveau du système de combustion de combustibles solides s'obtient au moyen de foyers à lit fluidisé, les rendements de désulfuration étant alors de l'ordre de 80 à 90%. Les méthodes d'injection par voie sèche utilisées pour le charbon permettent d'obtenir une désulfuration de 60 à 80% (cf. annexe A-3).
Avec des installations de désulfuration des gaz de fumée, on pourra obtenir des rendements de désulfuration de 90 à 95%. Les installations de désulfuration des fumées entraînant des frais d'investissement et d'exploitation relativement élevés, il peut dans certain cas s'avérer judicieux de ne faire subir une désulfuration qu'à un flux partiel des gaz de combustion, les gaz non désulfurés étant alors utilisés pour réchauffer les gaz épurés.
Parmi toutes les techniques décrites ci-dessus, les installations de désulfuration des fumées sont celles qui nécessitent les moyens les plus importants, tant en ce qui concerne les frais occasionnés que par le volume des équipements à installer. Dans chaque cas particulier, il conviendra d'examiner si les installations en question peuvent être intégrées après coup dans une centrale existante.
Si l'on compare les différentes mesures primaires et secondaires énumérées, on constate que les mesures primaires ont les rendements de désulfuration les plus faibles, mais entraînent moins de coûts et peuvent, dans la plupart des cas, être mises en oeuvre dans des centrales existantes. Cela n'est toutefois pas le cas pour les lits fluidisés qui ne peuvent être intégrés que dans de nouvelles installations (capacité maximale des installations de type industriel jusqu'à présent 150 MWel).
Tout comme pour le dépoussiérage, toutes les méthodes de désulfuration soulèvent le problème de l'utilisation ou de l'évacuation des résidus ou, parfois, des effluents aqueux générés par les installations (cf. point 2.3).
Selon la taille des équipements, la technique retenue, le rendement, etc., les frais d'investissement pour la désulfuration peuvent varier entre 30 et 550 DM/kWel. Les procédés d'injection par voie sèche sont les moins coûteux alors que les méthodes régénératives, fournissant des composés sulfurés comme sous-produits nécessitent les investissements les plus élevés.
Les différents procédés de désulfuration s'accompagnent également d'un élimination de composés halogénés (HCl, HF, etc.) selon un rendement d'épuration encore supérieur que pour le soufre.
2.1.3 Dénitrification
Pour la dénitrification, on peut faire appel à des mesures primaires ou secondaires. Tout comme pour la désulfuration, le choix du combustible exerce une influence sur les émissions de NOx. Néanmoins, comme nous l'avons vu au point 2.1, la formation des NOx repose sur un phénomène plus complexe que la conversion du soufre contenu dans le combustible en SO2. Au moyen de mesures primaires, on parvient à réduire le taux de formation de NOx lors de la combustion. Ici, l'objectif essentiel est la réduction de la température maximale des flammes. Pour cela, on peut faire appel à des mesures relatives aux équipements de combustion: conception de la chambre de combustion, disposition des brûleurs, construction des brûleurs, admission de l'air comburant, réduction de l'excès d'air, ou encore des mesures relatives au régime de fonctionnement: diminution du réchauffage d'air ou utilisation de combustibles à faible teneur en azote, etc.
Les mesures secondaires portent sur le traitement des fumées afin de réduire leur teneur en NOx. Pour cela, différentes méthodes ont été mises au point qui ont pour effet soit d'éliminer uniquement les NOx, soit à la fois les oxydes de soufre et d'azote.
La seule méthode ayant jusqu'à présent trouvé son emploi à l'échelle industrielle est la réduction sélective catalytique des NOx (méthode SCR). Pour la réduction, on utilise de l'ammoniac qui en présence du catalyseur, réagit avec l'oxyde d'azote en fournissant de l'eau et de l'azote. Contrairement au dépoussiérage et à la désulfuration, cette méthode ne fournit donc pas de résidus qui doivent ensuite être éliminés. La méthode SCR fonctionne à une température de 300 à 400° C et peut, selon la configuration générale de l'installation être insérée, côté gaz brut, par exemple en amont du réchauffeur d'air (SCR devant le réchauffeur) ou, côté gaz épurés, en aval d'une installation de désulfuration (SCR après désulfuration).
La méthode SCR permet d'obtenir des rendements de dénitrification de 80 à 90%.
Un autre concept, particulièrement bien adapté pour les faibles taux de dénitrification jusqu'à environ 60%, est celui de la méthode SNCR (réduction sélective non catalytique). Ici, la réduction du taux de NOx est obtenu par l'injection d'ammoniac dans l'installation de combustion à une température d'environ 1 000° C.
Selon l'importance de l'installation, le rendement, la disposition, etc., les frais d'investissement pour la dénitrification des fumées se situent entre 120 et 250 DM/kWel.
2.1.4 Effet de serre
Les principaux responsables de l'effet de serre, c'est-à-dire du réchauffement à long terme de la planète sous l'effet de gaz rejetés dans l'atmosphère, sont le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), les chlorofluorocarbures (CFC), l'ozone troposphérique (O3) et l'oxyde de diazote (N2O). L'ordre dans lequel ces gaz sont énoncés correspond également à leur importance respective. La contribution de chacun de ces gaz à l'effet de serre est spécifique et demande une analyse très différenciée. Ainsi par exemple le méthane a un effet 21 fois plus élevé que le gaz carbonique mais apparaît dans des quantités bien moindres que le CO2 qui constitue le produit de toute combustion carbonée.
Les mesures visant à limiter les émissions de CO2 consistent avant tout à utiliser des centrales thermiques à haut rendement, comme par exemple celles à cycles mixtes gaz-vapeur ou les centrales produisant à la fois de l'électricité et de la chaleur.
D'autres mesures telles le recours aux énergies renouvelables, notamment les usines hydroélectriques, ainsi que les opérations visant à réguler les besoins en énergie électrique revêtent également une grande importance. Néanmoins leurs effets ne seront pas suffisants pour que l'on puisse renoncer à la production d'électricité au moyen de centrales thermiques utilisant des combustibles fossiles.
2.1.5 Emissions diffuses
A côté des émissions imputables aux phénomènes de combustion que nous venons d'énumérer et qui se présentent avant tout sous forme de rejets par la cheminée, une centrale thermique possède un certain nombre d'autres installations susceptibles d'émettre des polluants (cf. tableau 1). Ainsi, par exemple, les opérations de stockage, de transport et de traitement du combustible peuvent être à l'origine de dégagements de poussières. Pour réduire ceux-ci, on pourra recourir à des mesures appropriées, telle l'aspersion avec de l'eau ou le capotage du matériel aux emplacements critiques. En ce qui concerne le stockage et le transport des produits pétroliers, on dotera les réservoirs et groupes de pompage des dispositifs requis afin de réduire les pertes par évaporation ou de réintroduire dans le circuit les substances évaporées. De telles mesures revêtent surtout une grande importance dans les pays où règnent des températures plus élevées qu'en Europe centrale.
2.2 L'eau
Une centrale thermique a surtout besoin d'eau à des fins de réfrigération. Cette eau, une fois réchauffée (élévation de température de 4 à 8°C), est généralement rejetée à faible distance du point de prélèvement. Dans le cas des centrales à réfrigération en circuit ouvert, il faut prévoir un débit d'eau de refroidissement de 160 à 220 m3/h par MWel (les pertes d'eau de refroidissement sont généralement inférieures à 2%). Si la centrale ne produit que de l'électricité, on estime que 60 à 80% de l'énergie apportée par le combustible sont rejetés sous forme de calories évacuées avec l'eau de refroidissement de la centrale. Cette proportion est plus faible dans le cas de centrales à plus haut rendement, telles celles produisant à la fois de l'électricité et de la chaleur utile par exemple. Selon les conditions locales, les calories ainsi évacuées peuvent entraîner une pollution thermique des eaux de surface, par suite d'une élévation de la température de l'eau d'une rivière par exemple, laquelle sera fonction du débit et du régime hydraulique de la rivière en question. Dans les régions tropicales notamment, le régime des cours d'eau subit d'importantes fluctuations au cours de l'année, si bien que la consommation accrue d'oxygène du fait de l'intensification des échanges et la réduction des apports d'oxygène du fait de l'échauffement de l'eau peuvent vite se traduire par un manque d'oxygène. Cette désoxygénation peut entraîner de sérieux problèmes pour les organismes aquatiques.
Pour éviter un trop grand échauffement du cours d'eau, on pourra utiliser un réfrigérant atmosphérique (réfrigération en circuit ouvert ou fermé) pour y refroidir l'eau avant son rejet dans la rivière. Avec un tel système de refroidissement, on aura, selon les conditions climatiques, des pertes par évaporation plus importantes, qui entraîneront des émissions de vapeur dans l'atmosphère. Pour éviter cet inconvénient, on pourra recourir à un système de réfrigération en circuit fermé en liaison avec des réfrigérants secs, ou l'atténuer à l'aide de réfrigérants mixtes. En ce qui concerne le mode de refroidissement de l'eau à l'intérieur des réfrigérants, il existe des réfrigérants à tirage naturel et des réfrigérants à tirage forcé. Les appareils à tirage naturel nécessitent des investissements plus importants mais engendrent des frais d'exploitation moins élevés alors que les réfrigérants à tirage forcé consomment de l'électricité dont la production est à l'origine de pollutions supplémentaires.
Outre l'eau de réfrigération, les centrales thermiques nécessitent de l'eau en moindre quantité (0,1 à 0,3 m3/h et MWel) pour compenser les pertes dans le circuit de vapeur, pour le refroidissement des cendres et en tant que médium pour certains procédés d'épuration des fumées (absorption par pulvérisation, épuration par voie humide).
Les effluents aqueux produits par une centrale thermique, surtout lorsqu'elle utilise du charbon comme combustible, peuvent entraîner une pollution des eaux de surface.
Parmi les eaux usées susceptibles d'être produites par une centrale thermique, il faut citer:
- les effluents de régénération du conditionnement des eaux d'appoint et de la déminéralisation des condensats.
- les eaux de rinçage des filtres à condensat.
- les effluents de la manutention et du stockage du charbon.
- les effluents spéciaux de nettoyage des faisceaux tubulaires.
- les eaux ayant servi au transport hydraulique des cendres.
- les eaux provenant des chaudières, turbines et transformateurs.
- les eaux de vidange des réfrigérants atmosphériques et de conditionnement de l'eau d'appoint de la réfrigération.
- les effluents de l'installation d'épuration des fumées.
Ces eaux usées dont les quantités varient énormément selon la nature du combustible et les conditions d'exploitation de la centrale (de 10 à 100 l/h et MWel) peuvent contenir des matières en suspension, des sels, des métaux lourds, des acides, des produits alcalins, de l'ammoniac et de l'huile.
Pour le traitement de ces eaux, il existe des procédés physiques, chimiques et thermiques. Pour une partie des effluents, notamment les eaux de rinçage des filtres, les effluents du stockage du charbon, il suffira d'appliquer un traitement physique (filtration, sédimentation, aération). D'autres effluents, tels les effluents de régénération des eaux d'appoint et du traitement des condensats, les effluents de l'épuration des fumées ou les effluents spéciaux devront subir un traitement chimique (floculation, précipitation, neutralisation, etc.) avant leur rejet ou parfois un traitement thermique (vaporisation, séchage) (cf. dossiers de l'environnement "Assainissement " et "Constructions mécaniques, ateliers, chantiers navals").
Comme nous l'avons déjà vu au point 2, certains procédés de désulfuration des fumées s'accompagnent de la production d'effluents où l'on retrouve les polluants ayant été extraits des gaz de fumée. La composition de ces effluents dépend de différents paramètres, en particulier du combustible utilisé, des eaux de processus et de la qualité des additifs.
D'une manière générale, les eaux usées provenant de l'épuration des fumées doivent subir un traitement physico-chimique au cours duquel elles devront surtout être débarrassées des métaux lourds et solides en suspension (plâtre, etc.) par neutralisation, floculation, sédimentation et filtration.
Dans le cas de la désulfuration par voie humide fournissant du plâtre valorisable comme sous-produit, le débit d'effluent dépend essentiellement de la teneur en chlorures du charbon et de la concentration en chlorures admise dans la liqueur de lavage. Dans le cas de centrales brûlant de la houille, le débit d'effluents de la désulfuration des fumées peut se situer entre 20 et 50 l/h et par MWel.
Le chlorure de calcium (CaCl2) contenu dans les eaux usées ne peut pas être éliminé en raison de sa bonne hydrosolubilité et constitue une émission de sel minéral.
Là où des charges de sel ne doivent pas être déversées dans le cours d'eau récepteur, on pourra faire évaporer les effluents de la désulfuration pour cristalliser les sels. Le sel cristallisé ainsi obtenu devra être évacué dans des conditions qui tiennent compte de son hydrosolubilité (p. ex. stockage souterrain à titre de déchets spéciaux). Le processus d'évaporation entraînant entre autres une importante consommation d'énergie, il conviendra d'examiner en pareil cas s'il n'est pas possible de recourir à des procédés ne produisant pas d'effluents aqueux (traitement par voie sèche, absorption par pulvérisation).
A côté des effets directs ci-dessus, la centrale électrique peut également avoir des répercussions indirectes sur la qualité de l'eau. A ce titre, il faut mentionner le phénomène des retombées acides provoquées par le lessivage des polluants émis par la centrale (SOx, HCl, NOx) lors des précipitations atmosphériques.
2.3 Les sols et les eaux souterraines
Une centrale thermique peut altérer de différentes manières les sols et les eaux souterraines. D'une part, les retombées de poussières notamment au voisinage de la centrale peuvent avoir des effets néfastes à long terme sur la qualité des sols. Ici, les charges polluantes sont dues essentiellement aux métaux lourds contenus dans les poussières. Par ailleurs, la chimie du sol peut se trouver modifiée par les retombées acides, imputables essentiellement au SO2 et NOx; dans des conditions défavorables, l'effet acidifiant s'exerce également sur les eaux souterraines et les eaux de surface. Les charges polluantes des sols et des eaux souterraines ne dépendent pas des concentrations de poussière et de gaz acidifiants dans les fumées, mais des quantités absolues émises au cours de l'année (masses de polluants rejetés) ainsi que des conditions de dispersion. Pour limiter ces charges polluantes, il faut donc prévoir des dispositifs d'épuration d'autant plus efficaces si la centrale en question est de taille importante.
Les sols et surtout la nappe phréatique au voisinage de la centrale sont menacés par des écoulements intempestifs de produits nocifs. Les points sensibles des équipements de captation et d'épuration des eaux usées, les carters et récipients contenant des huiles ou produits huileux, les parcs de stockage du pétrole et du charbon ainsi que des produits résiduaires constituent autant de sources potentielles de pollution accidentelle.
D'autres effets sur les sols et encore d'avantage sur les eaux souterraines sont liés au stockage des résidus. Dans les centrales électriques, il s'agit essentiellement des mâchefers, cendres volantes, résidus de la désulfuration des fumées et boues du traitement des eaux brutes et usées. Les quantités produites dépendent en partie du procédé retenu; d'une façon générale, on peut dire qu'elles sont particulièrement élevées dans le cas de charbons de qualité inférieure.
Selon leur composition, les mâchefers et cendres volantes peuvent être valorisés, pour la construction des routes ou en tant qu'additif pour ciment, par exemple. Lorsqu'une valorisation s'avère impossible, ces matériaux doivent être déposés dans des décharges appropriées (p.ex. au-dessus du niveau de la nappe phréatique). En Allemagne, les Instructions Techniques sur la gestion des déchets ("TA-Abfall", 1ère partie, annexe C) prévoit pour les produits résiduaires des dispositifs d'épuration des installations de combustion, hormis les plâtres de la désulfuration, le dépôt dans des décharges à ciel ouvert soumises à un contrôle permanent ("décharges pour déchets spéciaux") et affectées uniquement au type de produit en question ("monodécharges") (voir dossiers de l'environnement "Elimination des déchets" et "Elimination des déchets dangereux").
Les résidus issus de la désulfuration des fumées dépendent du procédé mis en oeuvre (cf. annexe A-3) et peuvent dans certains cas se présenter sous une forme valorisable, tel le plâtre par exemple. Les quantités de résidus sont fonction de la teneur en soufre et du pouvoir calorifique du combustible, du rendement de désulfuration et des additifs utilisés. Avant de prendre une décision en faveur de tel ou tel procédé, il importe de vérifier si le résidu, que le processus en question fournit obligatoirement comme sous-produit, est susceptible de trouver acquéreur dans le pays où la centrale est implantée. Pour cela, on devra effectuer une analyse de marché sur place, de préférence avec la participation des entreprises locales. Il conviendra de s'assurer d'une part si les résidus en question sont valorisables dans l'industrie des matériaux de construction par ex., ou si cela n'est pas le cas, si ceux-ci peuvent être mis en décharge sans entraîner de pollution.
Pour donner une idée des quantités de résidus provenant des procédés de désulfuration des fumées, le tableau ci-après présente à titre indicatif les valeurs correspondant à trois types de combustibles différents:
Lorsqu'on a à la fois des cendres volantes et des produits de la désulfuration (plâtre ou mélange de sulfites-sulfates) à mettre en décharge, il est recommandé de mélanger les deux produits en vue de leur stockage. Les cendres volantes et les produits de la désulfuration peuvent ainsi subir un traitement de durcissement conduisant à une inertisation des substances hydrosolubles, laquelle s'oppose à leur lessivage.
Dans le cas des processus de désulfuration fournissant des sous-produits valorisables, le conditionnement des eaux est à l'origine de boues qui contiennent des métaux lourds en quantité notable. Dans la mesure du possible, ces boues devraient être évacuées vers une décharge spéciale.
2.4 L'homme
Pour l'être humain, les effets néfastes des centrales thermiques peuvent s'exercer soit directement sous l'action des gaz nocifs sur l'organisme, soit indirectement par le biais de la chaîne alimentaire ou des dégradations du cadre de vie. Si des gaz nocifs tels SO2 et NOx apparaissent en concentrations importantes, surtout en liaison avec des poussières fines, il peut en résulter des affections des voies respiratoires. Des manifestations pathologiques dues au SO2 et au NOx sont susceptibles d'apparaître en présence de valeurs inférieures à celles retenues dans la réglementation sur le smog en Allemagne fédérale. Un des aspects déterminants est ici la durée pendant laquelle les individus sont exposés aux agents polluants. Par le biais de la chaîne alimentaire, des métaux lourds nuisibles à la santé (plomb, mercure, cadmium, etc.) peuvent être ingérés avec l'eau de boisson ou les produits végétaux ou animaux faisant partie de l'alimentation humaine. Des modifications climatiques comme le réchauffement et l'acidification des eaux de surface, le dépérissement des forêts par suite des pluies acides ou de l'effet de serre provoqué par des gaz comme le CO2 peuvent, à long terme, avoir également des répercussions négatives sur la santé de l'homme. Par ailleurs, les répercussions des altérations climatiques sur l'agriculture et la sylviculture (et par contrecoup sur le mode de vie et les revenus des populations), tel le déplacement de zones de culture sur de grandes étendues ou les pertes de rendement revêtent une très grande importance. La construction et l'exploitation de centrales thermiques peuvent ainsi avoir des répercussions socio-économiques et socioculturelles; des études appropriées devront donc être menées préalablement, en tenant compte également des différences selon les sexes; de même, la couverture des soins médicaux dans la zone du projet devrait être prise en compte. La participation intensive des groupes de population concernés aux travaux de planification et aux décisions précédant les travaux devrait permettre de prévenir ou tout au moins d'atténuer d'éventuels conflits.
Parmi les nuisances imputables aux centrales thermiques, il faut également citer le bruit qui agit à la fois sur les hommes et sur les animaux. Au nombre des principales sources de bruit d'une centrale, on peut citer les cheminées d'évacuation des fumées, les bandes transporteuses, les ventilateurs, les moteurs, les gaines de fumées, les tuyauteries et les turbines.TAV
Une partie du personnel de la centrale est exposé à des bruits incommodants et, pour certains, d'une forte intensité.
Par le recours à différentes mesures, il est possible d'éviter la gêne occasionnée par le bruit ou de la réduire de façon à la rendre tolérable. En tout état de cause, les dispositions prises doivent avant tout viser à protéger le personnel de la centrale. D'une part, on s'efforcera d'implanter la centrale à une distance suffisante des zones d'habitation les plus proches. D'autre part, on veillera lors de la planification et de la construction des installations à prévoir toutes les dispositions nécessaires pour réduire les bruits à la source.
Les silencieux conviennent particulièrement pour l'atténuation de bruits provenant de la circulation de fluides, alors que le capotage des machines permet d'atténuer les bruits aériens et solidiens. Une autre mesure permettant de réduire à la fois les bruits émis et leur émergence est l'implantation des équipements sous abri. Dans une centrale électrique, ce type de construction vise également à protéger le matériel des intempéries.
2.5 Le Paysage
L'implantation d'une centrale électrique nécessite un espace important. D'une façon générale, l'emprise sur le terrain est nettement plus importante dans le cas d'un groupe de production alimenté au charbon que dans le cas d'une alimentation au gaz ou au pétrole (pour l'étude de site, on pourra également consulter utilement les dossiers "Aménagement du territoire et planification régionale" et "Planification de la localisation des activités industrielles et commerciales")
Le paysage pourra également se trouver modifié du fait de la construction des voies de transport nécessaires à l'acheminement des produits nécessaires au fonctionnement de la centrale et à l'évacuation des résidus (voir à ce sujet également les dossiers "Travaux routiers sur réseaux principaux et secondaires (Construction et Entretien)", "Chemin de fer, installations et exploitation" et "Navigation intérieure"). L'esthétique du paysage peut se voir par ailleurs gravement altérée par un chantier d'extraction du charbon ou du calcaire (désulfuration) ainsi que par suite de la mise en décharge des résidus, si ceux-ci ne se prêtent pas à une valorisation. Pour ce qui est de l'évacuation des résidus non valorisables, on s'efforcera en premier lieu de les utiliser pour le remplissage de carrières ou de fosses ultimes à combler ou pour conquérir de nouvelles terres sur la mer. Non seulement, cela évitera l'aménagement de nouvelles décharges mais ces résidus auront ainsi une utilité. Les produits résiduaires devraient autant que possible être inoffensifs, soient qu'ils le sont dès le départ de par leur nature, soient qu'ils ont subi un traitement approprié réduisant les risques de lessivage de substances nocives. Par ailleurs, on devra vérifier s'il n'est pas nécessaire de recourir à des dispositions telles que l'imperméabilisation, le drainage contrôlé ou le traitement des eaux d'infiltration afin d'éviter la contamination de la nappe phréatique ou des cours d'eau par des métaux lourds sous forme solubles ou d'autres substances contenues dans les résidus (cf. points 1.1 et 2.3).
En outre, les retombées de polluants peuvent avoir des effets néfastes sur les forêts, les lacs et les fleuves, susceptibles de conduire à long terme à d'importantes dégradations du paysage.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
3.1 Valeurs limites des retombées de polluants atmosphériques
(immissions)
Comme nous l'avons déjà mentionné au point, le paramètre décisif pour l'appréciation des effets de la pollution de l'air est constitué par les retombées ou immissions, c.-à-d. les effets de la pollution atmosphérique sur l'homme, les animaux, les plantes et les objets matériels. En ce qui concerne les nuisances engendrées par les centrales thermiques, la pollution de l'air occupe généralement le premier plan. A l'exception du gaz carbonique, on pourra, pour les polluants les plus importants, de plus en plus souvent se baser sur les valeurs limites en vigueur dans les différents pays. Dans la pratique cela signifie que, dans le cas de projets concrets, on devra veiller au respect de ces valeurs limites, qui dans certains pays sont même plus sévères que les valeurs imposées par les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air ("TA-Luft"). Là où de telles valeurs n'ont pas été définies ou si l'on a adopté des valeurs trop élevées, il conviendra d'appliquer les seuils à long terme des Instructions Techniques ("TA-Luft"), qui ont été établis dans l'optique de la protection de la santé humaine mais aussi de la préservation de la végétation, des matériaux, des cours d'eau, etc.; les chiffres correspondants ont été regroupés à l'annexe A-4.
S'il s'avère que, dans le cas d'un projet concret, les valeurs limites d'immissions applicables sont déjà dépassées du fait de la pollution initiale ou le seront par suite d'événements prévisibles, la promotion du projet de centrale devrait être rejetée dans l'optique de la protection de l'environnement. Des exceptions pourront être admises, comme le prévoient également les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air ("TA-Luft") dans le cas de nouvelles centrales, lorsque les immissions supplémentaires engendrées par la centrale projetée ne dépassent pas les seuils prescrits pour les immissions à long terme de plus de 1% (clause d'insignifiance).
Si une centrale existante contribue de manière substantielle à un dépassement notable des valeurs limites d'immissions, il conviendra d'examiner s'il n'est pas possible d'envisager un transfert de cette centrale et si un tel transfert est économiquement justifiable. Si, à l'issue de cette étude, on décide de maintenir l'unité en question sur le même site, on devra faire en sorte que les émissions soient réduites notablement par des mesures de réhabilitation appropriées. Si la contribution de la centrale ayant bénéficié de mesures de réhabilitation au taux global de nuisances n'est pas supérieur de plus de 1% aux seuils réglementaires, on appliquera la même règle d'exception que pour les nouvelles installations (clause d'insignifiance).
Dans le cas d'un important dépassement des seuils de retombées applicables, il faudrait faire en sorte qu'un concept d'assainissement portant sur les nuisances incriminées soit élaboré. Ce concept devrait également englober les sources de pollution autres que celles qui se rapportent directement au projet concerné.
Pour ce qui est des valeurs limites d'immissions figurant à la liste de l'annexe A-4, il faut signaler que les valeurs se rapportant aux poussières, à l'anhydride sulfureux et à l'oxyde d'azote sont particulièrement significatives pour les centrales thermiques. Elles constituent ici les paramètres essentiels pour l'appréciation de la pollution atmosphérique. Les valeurs limites pour l'acide chlorhydrique, le cadmium, le plomb, etc. sont également importantes lorsque le combustible contient ces substances dans des proportions inhabituelles. Il est donc indispensable d'effectuer une analyse du combustible pour apprécier les effets sur l'environnement d'une centrale thermique.
En ce qui concerne les seuils d'immission applicables en Allemagne, on constate que ces valeurs ne sont plus que rarement prises en considération du fait que les valeurs limites imposées pour les émissions, qui ont été constamment réduites sur la majeure partie du territoire, au cours de ces dernières années, ont permis de les respecter. Le niveau élevé des exigences, que la fonction de protection immédiate ne peut à elle seule expliquer, est motivé par le besoin d'une prévention efficace à long terme. Les seuils réglementaires définis pour les immissions ou retombées ne peuvent être appliqués systématiquement à d'autres régions ou pays, étant donné qu'il y règne des conditions souvent très différentes en ce qui concerne le degré de vulnérabilité de la végétation, les conditions climatiques et atmosphériques ainsi que la composition des sols, si bien que la situation peut tantôt contraindre à adopter des valeurs plus sévères, tantôt autoriser des seuils plus élevés. Les seuils d'immissions définis dans les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air ("TA-Luft") ont été établis dans l'optique de la protection de la santé publique et présentent par exemple des valeurs plus faibles pour les régions où l'air est plus pur que pour les régions qui présentent déjà une importante pollution initiale.
3.2 Valeurs limites des émissions de polluants atmosphériques
Comme nous l'avons vu au point 3.1, le respect des valeurs limites pour les immissions de polluants constitue la condition primordiale à la limitation de l'impact d'une centrale thermique sur l'environnement. Néanmoins, il convient également de prévoir une limitation appropriée des émissions des centrales thermiques car il est bien évident que l'un ne va pas sans l'autre. Comme nous l'avons décrit au point 2, il existe un certain nombre de procédés, ayant fait leurs preuves dans des installations industrielles, et qui présentent chacun des avantages et des inconvénients. Parmi les inconvénients, on note que les technologies les plus efficaces sont souvent pénalisées par des frais d'investissements élevés. Le cas échéant, il importera donc de vérifier si une technique moins coûteuse, souvent moins sophistiquée, ne permet pas déjà d'obtenir une réduction notable des rejets de polluants par la centrale thermique. Ainsi il peut paraître judicieux d'utiliser un cyclone relativement bon marché pour l'élimination des poussières plutôt que d'opter pour un électrofiltre ou un filtre à tissu, plus efficace mais aussi plus cher, alors qu'on renoncera éventuellement à s'en servir en raison des frais d'exploitation élevés. Poursuivant ce raisonnement, il est sans aucun doute préférable d'installer un électrofiltre à un seul élément, plutôt que de renoncer à en utiliser un à plusieurs champs. Les équipements simples présentent par ailleurs l'avantage d'être plus faciles à exploiter, à entretenir et à réparer, sans compter la plus grande sécurité de fonctionnement.
A l'annexe A-5, on trouvera l'énumération des lois et prescriptions principales qui réglementent les émissions des centrales thermiques en Allemagne fédérale, qu'il s'agisse de la pollution de l'air, de l'eau ou des sols.
D'une manière générale, on devrait s'efforcer, dans le cas de projets concrets, de respecter les seuils d'émission en vigueur dans les pays en développement concernés. Dans certains cas, cela peut signifier le dépassement des seuils relativement sévères de la réglementation allemande, ce qui, selon la situation, peut paraître acceptable. Malgré tout, toujours dans l'optique de la prévention, il serait souhaitable de recourir à des technologies de réduction des émissions adéquates, en procédant éventuellement par degrés successifs, c.-à-d. en commençant par exemple par installer un cyclone tout en réservant la place pour l'installation ultérieure d'un électrofiltre.
A l'annexe A-6, on trouvera un tableau des principaux seuils d'émission de polluants atmosphériques applicables aux installations de combustion industrielles en Allemagne fédérale.
Sur ce tableau, on constate que les valeurs exigées dépendent du type de combustible et de la taille de l'installation (exprimée en capacité thermique) et qu'elles sont plus sévères dans le cas des installations de plus grande taille.
Des valeurs analogues à celles définies en Allemagne existent également dans d'autres pays européens conformément à la directive de la CE 88/609, notamment pour les émissions de SO2. Le Japon et les Etats-Unis ont également édicté des seuils réglementaires comparables, mais ceux-ci sont toutefois appliqués avec une plus ou moins grande rigueur selon les conditions locales (administration responsable, pollution initiale). A l'annexe A-6, on trouvera par ailleurs les valeurs de carence pour les nouvelles centrales à grande capacité brûlant du charbon dans plusieurs pays ainsi que des normes européennes relatives aux paramètres essentiels SOx et NOx et poussières. Cette annexe est complétée par un tableau de conversion des valeurs d'émission SO2 et NOx, par exemple pour la conversion des mg/mm3 en ppm ou lb/106 BTU.
Avec des combustibles favorables, c.-à-d. présentant un pouvoir calorifique élevé et une faible teneur en soufre, il est possible de respecter les seuils indiqués à l'annexe A-6 moyennant des frais acceptables. Dans le cas de combustibles peu favorables, la définition de valeurs limites faibles est problématique. Par exemple, pour obtenir une émission de SOx de 400 mg SO2/m3 (c. n.), pour une concentration d'environ 18 000 mg SO2/m3 (c. n.) dans les gaz bruts, il faudrait d'après le tableau 2 un rendement de désulfuration de 98%. Pour de tels combustibles, il apparaît plus avantageux d'opter pour un rendement de désulfuration de 85-95% selon les moyens techniques/économiques pouvant être raisonnablement mis en oeuvre.
Dans certains pays, des seuils d'émission plus élevés que ceux indiqués à l'annexe A-6 sont autorisés en raison de la mauvaise qualité des combustibles disponibles.
Il n'apparaît pas indiqué d'appliquer systématiquement à d'autres pays les valeurs limites d'émission en vigueur en République fédérale d'Allemagne, car l'obtention de ces valeurs en présence de combustibles de mauvaise qualité nécessiterait obligatoirement le recours à des techniques d'épuration plus sophistiquées que celles requises en Allemagne. Si, par contre, on veut mettre en oeuvre des moyens équivalents, alors on obtient inévitablement des taux d'émission supérieurs. On notera au passage que des combustibles de moins bonne qualité que ceux sur lesquels on s'est basé pour définir les seuils limites exigés en RFA sont parfois également utilisés en Allemagne.
Dans l'optique de la protection de l'environnement, les seuils réglementaires d'émission sont surtout des points de repère qui reflètent l'état momentané des technologies et des conditions d'ensemble données. Or l'objectif de la protection de l'environnement est avant tout la protection de la santé, de la végétation, des cours d'eau, etc. En d'autres termes, l'attention doit surtout porter sur le respect des valeurs limites en ce qui concerne les retombées (cf. point 3.1). Les facteurs déterminants pour ces retombées ont été abordés au point 2.
3.3 Mesures
En règle générale, les taux de polluants présents dans le milieu ambiant (immissions) ne peuvent être mesurés qu'à l'aide d'instruments très sensibles, les concentrations étant alors bien inférieures à celles des émissions. Pourtant, il est possible de se faire déjà une idée de la pollution initiale par la simple observation du site envisagé et de ses environs. Ainsi, il est bien évident qu'on aura une pollution de base plus élevée si d'autres centrales électriques ou des industries rejetant des polluants en grandes quantités sont déjà implantées à proximité, ou encore, si une route très fréquentée passe immédiatement à côté du site prévu. Parfois, on note un certain conflit d'objectifs, comme dans le cas de la production mixte d'électricité et de chaleur à des fins de chauffage, qui présente l'avantage d'un rendement plus élevé et donc en principe favorable à l'environnement mais suppose une implantation au voisinage du consommateur, généralement un établissement industriel. Si ce dernier est lui-même une importante source d'émissions, l'avantage de la production mixte force-chaleur se trouvera compromis, voire annihilé par la pollution déjà existante.
En ce qui concerne le mesurage des émissions, il conviendra de s'assurer, dans le cas d'un projet concret, que des appareils de mesure pour les paramètres essentiels: poussières, SOx et NOx font partie des fournitures livrées avec la centrale. Pour mesurer ces polluants, on pourra également recourir à des moyens techniques relativement modestes, par exemple en utilisant des analyseurs de gaz portatifs que l'on placera dans les conduits de gaz de fumées ou à l'entrée de la cheminée. En ce qui concerne les méthodes de mesure, on distingue les procédés photométriques et les procédés physico-chimiques. Les méthodes photométriques reposent uniquement sur des phénomènes physiques (analyseurs non-dispersifs à infrarouges ou ultraviolets), alors que dans le cas des méthodes physico-chimiques l'acquisition des données est basée sur une réaction chimique. La résolution de ces appareils de mesure peut atteindre 1 ppm.
Pour la mesure de la concentration des poussières, on utilise essentiellement des méthodes de mesure physiques (gravimétrie, radiométrie, etc.)
3.4 Valeurs limites d'émission pour les eaux usées
Les conditions de rejet applicables en Allemagne pour les effluents des installations d'épuration des eaux et des systèmes de refroidissement, conformément à l'article 7a de la loi sur la gestion de l'eau (WHG), annexe 31, sont présentées dans le tableau 3 ci-après.
Tableau 3
Conditions de rejet pour les effluents des installations d'épuration des eaux et des systèmes de refroidissement
Centrales électriquesProcessus industrielsAutres sources d'effluents de la production de vapeurEchantillon ponctuelMatières décantablesmg/l0,30,30,3Chlore actifmg/l-0,3-Hydrazinemg/l--5,0Echantillon composite sur 2 hDemande chimique en oxygène (DCO)mg/l3040-Phosphore (Ptot)mg/l358Vanadiummg/l--3Fermg/l--7Source: Décret administratif sur la gestion de l'eau VwV, annexe 31 (13-08-1983)
Là où une installation de désulfuration des fumées produisant des effluents aqueux est utilisée, l'utilisateur est tenu de respecter les valeurs de rejet minimales définies à l'annexe 47 du décret administratif VwV, conformément à l'art. 7a de la loi sur la gestion de l'eau WHG du 8.09.1989 (cf. annexe A-4).
Le déversement dans le milieu récepteur d'autres effluents que ceux énumérés au point 2.2 est réglementé par d'autres annexes du décret administratif VwV, fixant les modalités d'application de la loi sur la gestion de l'eau WHG. Ainsi, par exemple, l'annexe 49 fixe les conditions de rejet des effluents chargés d'huile.
Les exigences formulées dans ces règlements se basent sur les rigoureuses prescriptions de la législation allemande en matière de gestion des eaux, qui s'oriente essentiellement sur la prévention et impose des valeurs qui sont définies en fonction du degré de nocivité des substances en question. Par ailleurs, le législateur, par le biais de la loi sur la taxation des rejets, récompense les utilisateurs qui respectent les seuils définis par l'art. 7a de la WHG (diminution de 75% de la taxe parafiscale sur les rejets) ou, dans le cas d'installations déjà existantes, ceux qui obtiennent des valeurs d'au moins 20% inférieures aux seuils prescrits en leur permettant de défalquer leurs investissements des taxes de rejet à percevoir sur les 3 dernières années.
Dans le cas d'un projet concret, la nature des pollutions pouvant être tolérées dépend bien entendu également de l'importance du cours d'eau récepteur, de la qualité de ses eaux et de l'usage qui en est fait. Dans le cas de milieux récepteurs sensibles et à faible débit, on devra impérativement procéder à un examen du cours d'eau en question. Dans les régions tropicales notamment, le débit d'un cours d'eau peut varier énormément d'une saison à l'autre. Dans certains cas, il conviendra d'examiner s'il n'est pas préférable de transférer le site, ou, comme nous l'avons déjà évoqué au point 2.2, de recourir à un réfrigérant atmosphérique sec. Outre le déversement de polluants dans le milieu récepteur, on devra également, dans le cas d'un projet concret, étudier la question du degré d'échauffement des eaux pouvant être toléré. D'après les recommandations des comités régionaux de travail sur les eaux (LAWA), l'élévation de température d'un cours d'eau en région tempérée ne devrait pas dépasser 3 K.
3.5 Bruit
En ce qui concerne la pollution sonore, les exigences imposées à la centrale peuvent varier énormément selon les conditions locales. Les Instructions Techniques allemandes sur la protection contre le bruit (TA-Lärm) énoncent les seuils indicatifs suivants:
la journéela nuitdB (A)dB (A)Zones exclusivement industrielles7070Zones essentiellement industrielles6550Zones industrielles et résidentielles6045Zones essentiellement résidentielles5540Zones exclusivement résidentielles5035Etablissements de cure, complexes Hospitaliers, établissements de soins4535Dans le cas d'un projet concret, les seuils à respecter sont définis également en fonction du bruit ambiant préexistant.
D'une façon générale, une centrale électrique devrait être à bonne distance des zones d'habitation. D'après le décret sur l'éloignement des établissements industriels promulgué en Rhénanie du Nord-Westphalie, un éloignement de 800 m de la centrale signifie qu'il n'y a plus de nuisances acoustiques en provenance de cette centrale. Néanmoins on rencontre, dans des villes d'Allemagne, des centrales qui sont implantées à des distances beaucoup plus faibles des zones d'habitations les plus proches. Cela est souvent le cas notamment lorsqu'il s'agit de centrales mixtes produisant à la fois du courant électrique et de la vapeur pour le chauffage, la centrale ne pouvant être trop éloignée de la zone desservie en raison des pertes dues au transport.
La distance entre une centrale électrique et les habitations les plus proches doit être essentiellement fonction des nuisances acoustiques aux lieux d'émergence. Les bruits émis par le générateur de vapeur et les turbines pourront être atténués en recourant à des mesures d'insonorisation en façade.
L'approvisionnement en combustibles et autres fournitures de même que l'évacuation des résidus, y compris le chargement et le déchargement des camions, wagons ou navires, constituent une source importante d'émissions sonores. Dans le cas d'une centrale fonctionnant au charbon, il faut également tenir compte des bruits provenant de l'installation de manutention du charbon. C'est pourquoi, les opérations de livraison et d'évacuation des matériaux de même que le fonctionnement des équipements de manutention du charbon sont souvent limités aux heures de la journée.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
L'exploitation d'une centrale thermique entraîne inévitablement la diffusion de certains polluants dans l'atmosphère, dans les cours d'eau et dans les sols. Néanmoins là où une centrale thermique a pour effet de remplacer de multiples petites installations de combustion industrielles qui émettent des polluants en bien plus grandes quantités ou sert à approvisionner en chaleur de processus un établissement industriel, on pourra, du fait de l'amélioration du rendement et de la mise en oeuvre de techniques plus respectueuses de l'environnement, parvenir à un bilan plus favorable au niveau des émissions et immissions de polluants. La production mixte de chaleur et d'électricité présente surtout un grand intérêt lorsque la centrale est implantée dans une zone industrielle ou est associée à un complexe industriel consommant des quantités importantes d'énergie calorifique.
Pour son fonctionnement, une centrale thermique a besoin d'un certain nombre de fournitures et surtout de combustible. Dans le cas d'une centrale à charbon, en particulier, les interactions avec d'autres secteurs de l'industrie sont nombreuses. A ce titre, il faut surtout citer les industries extractives pour l'approvisionnement en charbon ainsi que le domaine des carrières pour la fourniture des produits calcaires nécessaires à la désulfuration des fumées. Si l'on considère les centrales fonctionnant au gaz, on note une étroite relation avec la production du gaz, alors que les centrales brûlant du pétrole sont tributaires de la production pétrolière, du raffinage ainsi que du stockage et du transport des produits pétroliers.
En ce qui concerne les interactions d'une centrale thermique avec les autres secteurs industriels, il importe de tenir compte de tous les maillons de la chaîne de production, de l'extraction du combustible à l'évacuation des déchets (cf. Point 5). Par ailleurs, l'approvisionnement en eau de la centrale se trouve imbriqué avec le réseau public d'alimentation en eau lorsque les deux systèmes utilisent les mêmes ressources hydriques et que celles-ci sont limitées.
Au niveau de l'évacuation des résidus, on peut également voir apparaître des liens avec d'autres branches industrielles. Les cendres volantes et les mâchefers peuvent trouver un emploi dans l'industrie du ciment en tant qu'additifs. Selon leur nature et leur degré de pureté, les sous-produits de la désulfuration (plâtre, stabilisant ou composés soufrés) peuvent être utilisés dans l'industrie du ciment et du plâtre ou dans l'industrie chimique (engrais par ex.). Par voie de conséquence, l'extraction de produits naturels tel le gypse peut s'en trouver réduite. Les cendres volantes et les produits de la désulfuration (plâtre, sulfites-sulfates) peuvent également être utilisés tels quels pour la construction de routes ou de digues ou en tant que matériau de remplissage (remblayage de fosses) pour la remise en culture des terrains d'anciennes mines à ciel ouvert.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Comme nous l'avons vu aux chapitres 2 et 3, les centrales thermiques émettent des poussières, des gaz nocifs SOx, NOx, CO, CO2, HCl et HF ainsi que des chaleurs perdues et du bruit, qui sont autant de facteurs ayant des effets négatifs sur l'environnement. Grâce à différentes mesures, telles que le choix d'un site approprié, la mise en oeuvre de technologies respectueuses de l'environnement et permettant d'obtenir des rendements élevés (production mixte de chaleur et d'électricité) ainsi qu'à des dispositions visant à éviter ou à réduire les rejets de polluants, on parvient à atténuer ces effets négatifs dans une large mesure. Toutefois, il n'est pas toujours possible de réduire l'impact sur l'environnement au point de le rendre vraiment acceptable, surtout lorsque l'on utilise des combustibles de mauvaise qualité, que la centrale est de taille importante et que les zones d'habitation ainsi que la végétation au voisinage des installations sont particulièrement sensibles.
Dans l'étude d'impact sur l'environnement, il faut inclure tous les maillons de la chaîne de production, à savoir de l'extraction des combustibles/production des réactifs chimiques au processus de combustion, en passant par les transports, sans oublier l'évacuation des résidus et la consommation d'énergie des autres unités impliquées, comme dans le cas d'un établissement industriel rattaché à la centrale. Une telle analyse globale peut faire ressortir des pollutions supplémentaires, par exemple lors du transport par camions du combustible ou des résidus, mais aussi une minoration des émissions globales, par exemple du fait de la disparition de multiples petites installations de combustion plus polluantes auxquelles la centrale thermique s'est substituée.
La réduction des nuisances étant l'objectif primordial lors de la mise en place d'une centrale électrique respectant l'environnement, le choix du site et l'appréciation du niveau initial de pollution, imputable à des rejets d'autre provenance, revêtent la plus grande importance. Ici, on notera l'éventualité d'un antagonisme des objectifs, lorsque par exemple l'effet de réduction des émissions par le recours à une production mixte de chaleur et d'électricité se trouve en partie compromis, ou même annihilé, du fait qu'un tel concept ne peut pratiquement être mis en oeuvre qu'à proximité d'un complexe industriel, lui-même à l'origine d'une importante pollution.
En ce qui concerne les émissions de poussières et de SOx, on dispose de techniques ayant fait leurs preuves à l'échelle industrielle et qui peuvent contribuer à réduire notablement les rejets. Etant donné que dans de nombreux pays, on utilise la plupart du temps, pour des motifs économiques, des charbons d'origine locale ayant des fortes teneurs en stériles et en soufre, il convient d'accorder la plus grande attention à la réduction de ces substances polluantes. Selon la situation locale et les données d'ensemble, on devrait s'efforcer de ramener les émissions à des valeurs inférieures à 150 mg/m³ (c. n.) de poussières et à 400 mg/m³ de SO2. Pour la limitation des émissions de NOx, on devrait dès la phase d'étude du projet prévoir des mesures appropriées pour obtenir une combustion produisant peu de NOx. Grâce à ces mesures primaires, il est possible de limiter les émissions de NOx à des valeurs allant de 200 à 600 mg/m3 (c. n.) (sans foyer à cendres fondues) selon la nature du combustible.
D'une façon générale, il conviendra de toujours commencer par appliquer des mesures visant à réduire la consommation ainsi que des mesures primaires, par exemple l'obtention de rendements élevés, qui influencent également favorablement les émissions de CO2, et de ne recourir aux mesures secondaires qu'en second lieu.
Les aspects du contrôle jouent également un rôle non négligeable dans l'appréciation de la compatibilité d'une centrale thermique avec les impératifs de l'environnement, car même les mesures de réduction des pollutions les mieux conçues ne sont vraiment efficaces que si leur application fait l'objet d'un contrôle. Dans cet ordre d'idées, on pourrait envisager par exemple la désignation de préposés aux questions de l'environnement.
Pour la planification et l'évaluation de l'impact sur l'environnement de centrales thermiques, on devrait s'aider de la liste de contrôle ci-après:
- degré d'efficacité au niveau de la production et de l'utilisation de l'électricité et/ou de l'énergie thermique (tarifs subventionnés ?);
- justification de la nécessité du projet (taille de l'installation, interactions avec d'autres domaines);
- description et analyse du projet et de ses effets (conception technique, choix du combustible, sources d'émission, systèmes de contrôle, aspects sécurité);
- examen de sites optionnels et détermination du niveau de pollution initial, estimation du niveau de pollution dans la région après la mise en service de la centrale (immissions, effets sur l'air, les cours d'eau, les sols, la flore et la faune, les hommes, le matériel et les biens culturels);
- détermination des répercussions sur l'environnement étant donné le niveau de pollution escompté et mesures visant à réduire les nuisances (choix du site, consommations évitées, mesures primaires et secondaires)
6. Bibliographie
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- Erster Allgemeiner Verwaltungsvorschrift zur Störfall-Veordnung und- Zweiter Allgemeiner Verwaltungsvorschrift zur Störfall-Verordnung.
Vierte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissions-schutzgesetzes (Verordnung über genehmigungs-bedürftige Anlagen - 4. BImSchV) du 24 juillet 1985 (BGBl.I, p. 1586).
Zweites Gesetz zur Änderung des Bundes-Immissions-schutzgesetzes vom 4. Oktober 1985 (BGBl. I, p. 1950).
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7. Annexe
A-1 Flux d'énergie et de matières d'une centrale thermique (schéma)
A-2 Schéma d'une centrale thermique équipée de différents dispositifs d'épuration des fumées
A-3 Détails sur les différents procédés de désulfuration
A-4 Valeurs limites d'émission selon les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air ("TA-Luft")
A-5 Lois et prescriptions allemandes sur la limitation des émissions de centrales thermiques
A-6 Valeurs limites d'émission pour les polluants atmos-phériques d'installations de combustion industrielles en RFA, valeurs limites d'émission pour nouvelles centrales de grande puissance, alimentées au charbon, dans différents pays ainsi que normes de la CE, tableau de conversion des émissions de CO2 et de NOx
A-7 Exigences minimales selon l'art. 7a de la loi sur la gestion de l'eau WHG, annexe 47: lavage des fumées d'installations de combustion, 08-09-1989
Annexe A-1
INCLUDEPICTURE "http://payson.tulane.edu:8081/collect/tulane/archives/HASHd890/039069a9/df7be015/ee.dir/p311.gif" \* MERGEFORMATINET
Flux d'énergie et de matières d'une centrale thermique (schéma)
Annexe A-2
INCLUDEPICTURE "http://payson.tulane.edu:8081/collect/tulane/archives/HASHd890/039069a9/df7be015/ee.dir/p312.gif" \* MERGEFORMATINET
Schema d'une centrale thermique
Annexe A-3
La désulfuration directe dans l'installation de combustion est utilisée pour les combustibles solides, par exemple dans les foyers à lit fluidisé. Du calcaire ou de la chaux est alors injecté dans la chaudière pour agglomérer le SO2. La désulfuration a lieu simultanément à la combustion par une température d'environ 850° C, cette température relativement faible autorisant également de faibles émissions de NOx de l'ordre de 200 à 400 mg/m³ (c. n.). Le taux de désulfuration se situe entre 80 et 90%. Les foyers à lit fluidisé, qui ne peuvent être mis en oeuvre que dans de nouvelles centrales, fonctionnent selon le principe du lit fluidisé fixe ou circulant, ce dernier permettant d'obtenir, dans des conditions par ailleurs égales, les taux d'émission les plus faibles.
L'injection de calcaire ou de chaux peut être employée dans le cas de chaudières à charbon (chauffe sur grille ou chauffe au pulvérisé). L'élimination des SO2 est obtenue par injection de produits calcaires, par exemple de la chaux hydratée, finement moulus dans le flux de gaz en partie haute du foyer, les températures étant inférieures à 1000° C. Ce dispositif peut également être installé après coup dans une installation déjà en service et permet d'obtenir des taux de désulfuration maximum de 60 à 80%.
Les produits résiduels des lits fluidisés et de l'injection de calcaire ou de chaux dans le foyer sont éliminés dans une installation de dépoussiérage montée en aval et se composent d'un mélange de cendres de charbon, d'additif excédentaire p. ex. CaO et de différents sels de calcium (CdSO4, CaCl2, CaF2). Dans chaque cas particulier, il conviendra de vérifier si ces résidus peuvent être valorisés, par ex. dans l'industrie des matériaux de construction, ce qui risque d'être difficile du fait du mélange des différents sels, ou s'il faut prévoir une mise en décharge.
Les systèmes de désulfuration des fumées peuvent être répartis en trois groupes:
- les méthodes par voie humide- l'absorption par pulvérisation- les méthodes par voie sèche.
Dans les grandes installations industrielles, la méthode par voie humide utilisant du calcaire (ou éventuellement de la chaux vive ou de la chaux hydratée) en tant qu'additif et fournissant du plâtre comme matière résiduelle est la plus couramment utilisée. Les séparateurs par voie humide étant présents dans la plupart des installations, on dispose d'une vaste expérience dans ce domaine. Après un conditionnement approprié, séchage et boulettage par ex., le plâtre résiduel peut être utilisé comme matériau de construction ou, après avoir été mélangé à des cendres volantes, être mis en décharge ou encore servir comme matériau de remblayage pour gagner des terres sur la mer par exemple (cf. point 2.5).
Dans le cas de l'absorption par pulvérisation, l'additif (chaux vive ou chaux hydratée) est pulvérisé sous forme de suspension aqueuse dans un absorbeur, par une température de 60 à 70° C. Au cours de l'évaporation de l'eau introduite avec la suspension, il se produit une réaction du SO2 avec l'additif. Le produit obtenu est un mélange à fine granulométrie qui est ensuite capté par le dépoussiéreur placé en aval. Il est constitué d'un mélange de sels de calcium (CaSO4, CaSO3, CaCl2, CaF), d'additif en excédent et de cendres volantes et peut être utilisé pour combler des fosses ultimes ou pour gagner des terres en région côtière par ex., ou devra être mis en décharge. L'éventuelle nécessité d'un traitement préliminaire des résidus et les précautions à prendre par ailleurs pour éviter une contamination de la nappe phréatique ou des cours d'eau ont été évoquées au point 2.5.
D'autres méthodes de désulfuration des fumées, telle que la méthode par voie sèche, notamment la méthode au coke actif ou les procédés à régénération utilisant du sulfate de sodium comme additif et fournissant de l'anhydride sulfureux comme sous-produit, que l'on peut alors utiliser pour fabriquer de l'acide sulfurique ou du soufre, ont donné satisfaction dans certains domaines et peuvent être également envisagées dans des conditions particulières. Néanmoins, ces méthodes sont généralement plus dispendieuses que le procédé calcaire/plâtre et comportent un certain nombre de contraintes au niveau de la fabrication des sous-produits pour lesquels il faut également chercher des débouchés, dans l'industrie chimique par exemple.
Dans des conditions de fonctionnement par ailleurs identiques, la quantité de résidus recueillie selon les différentes méthodes croît dans l'ordre: injection de chaux ou de calcaire dans le foyer, absorption par pulvérisation, lavage avec formation de plâtre, lavage avec formation d'acide sulfurique ou de soufre (cf. point 2.3).
Annexe A-4
Valeurs limites d'émission selon les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air ("TA-Luft")
Valeurs limites à court terme IW1Valeurs limites à long terme IW2- Poussières en suspension mg/m³0,150,30- Plomb et composés inorganiques dans les poussières en suspension en tant que Pb mðg/m³2,0- Cadmium et composés de cadmium inorganiques dans les poussières en suspension en tant que Cd mðg/m³0,04- Acide chlorhydrique en tant que Cl mg/m³0,100,20- Monoxyde de carbone mg/m³10,030,0- Anhydride de soufre mg/m³0,140,40- Oxyde d'azote mg/m³0,080,20Le tableau ci-dessus présente les seuils d'émission énoncés dans les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air ("TA-Luft") pour la protection contre les effets nocifs des polluants sur la santé. Les valeurs IW1 et IW2 sont les valeurs limites indiquées respectivement pour les émissions de longue durée et de courte durée. Pour l'évaluation de l'impact sur l'environnement de centrales thermiques, le fonctionnement permanent constitue le facteur déterminant, si bien qu'on devra se référer à la valeur IW2, pour laquelle les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air ("TA-Luft") se basent sur une période d'observation s'étalant sur une année.
Pour la protection contre les effets nocifs et les nuisances imputables aux immissions de poussières, les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air ("TA-Luft") énoncent également des seuils d'émission qui ont été repris dans le tableau ci-dessous:
Valeurs limites à court terme IW1Valeurs limites à long termeRetombées de poussièresg(m2d)0,350,65 Plomb mg/(m2d) 0,25- Cadmium m g/(m2d) 5,0 - Thallium m g/(m2d) 10,0 - Fluor m g/(m2d) 1,0 3,0Ici, on devra tenir compte des composés inorganiques entrant dans la composition des poussières, dans le cas du fluor désignés par HF, et les composés fluorés inorganiques apparaissant sous forme gazeuse, désignés par F.
On dispose de relativement peu d'informations sur la combinaison des effets des différents polluants, appelés effets synergiques, ainsi que sur les interactions des substances polluantes dans l'atmosphère:
Les effets toxicologiques des différentes substances ont été présentés dans le Catalogue des normes antipollution.
Ci-après, on trouvera une brève description des effets des différentes substances polluantes:
- Le plomb a un effet inhibiteur sur les enzymes du métabolisme de l'hémoglobine chez l'homme et chez les mammifères, ce qui se traduit par une réduction du bilan d'oxygène et du volume respiratoire. Des troubles apparaissent à partir d'une absorption persistante de moins de 1 mg Pb/jour. Pour les plantes qui absorbent le plomb à partir du sol, moins qu'à partir de l'air, le plomb est faiblement toxique. On constate plutôt une réduction de la qualité des plantes qu'une diminution des rendements.
- Le cadmium se dissout facilement. Chez l'homme et chez les mammifères, il est absorbé par les organes du tube digestif et s'accumule dans le foie et les reins. Le métal pur, comme ses composés, présente des propriétés carcinogènes. En Asie, des concentrations de cadmium dans le riz provoquent des maladies appelées itai-itai et aua-aua. Chez les plantes, de faibles concentrations de cadmium dans le sol entraînent déjà des dégâts importants. Le métal n'est pas seulement absorbé par les racines, mais aussi par les pousses et les feuilles. Outre les pertes de rendement, il faut surtout craindre la contamination des plantes utiles, le cadmium pouvant s'accumuler tout au long de la chaîne alimentaire.
- Le monoxyde de carbone est toxique pour l'homme comme pour les animaux en raison de sa grande affinité pour l'hémoglobine du sang, qui est responsable du transport de l'oxygène. L'absorption s'effectue uniquement par inhalation. Le monoxyde de carbone est incolore, inodore, sans saveur et totalement imperceptible. Pour les plantes, il est absolument inoffensif, car il s'oxyde rapidement en CO2, substance utilisée par les végétaux pour la photosynthèse.
- L'anhydride sulfureux entraîne chez l'homme et chez les mammifères une opacification de la cornée, des dyspnées, des inflammations des voies respiratoires, des irritations de l'oeil, des syncopes et des oedèmes pulmonaires, des bronchites, des troubles cardio-vasculaires.
Chez les plantes, on note des dégradations visibles des parties aériennes par action directe, ainsi que des dégâts indirects dues surtout à l'acidification du sol.
- Les oxydes d'azote sont issus de la réaction de l'oxygène et de l'azote de l'air lors des combustions à haute température. La plupart du temps, ils se présentent sous forme de monoxyde d'azote NO ou de dioxyde d'azote NO2. On les regroupe sous la dénomination gaz nitreux.
Les gaz nitreux sont la plupart du temps inhalés par l'homme et par les animaux et pénètrent ainsi dans les poumons, où ils irritent les muqueuses. Alors que le NO2 conduit à des oedèmes pulmonaires, le NO agit sur le système nerveux central.
- En présence de smog photochimique, les oxydes d'azote et les hydrocarbures s'associent pour former des composés nitreux qui provoquent des irritations des yeux et des muqueuses.
Tous les gaz nitreux provoquent chez les plantes l'apparition de taches et de lisières brun foncé en bordure des feuilles. A la fin du processus, les membranes touchées sont complètement desséchées.
Si l'on compare le monoxyde (NO) et le dioxyde d'azote (NO2), on constate que le NO2 est nettement plus toxique. Mais le NO2 est beaucoup moins nuisible aux animaux et aux plantes qu'à l'homme. Par un phénomène d'oxydation, le monoxyde d'azote se transforme dans l'atmosphère en dioxyde d'azote, si bien que le NO prédomine à proximité d'une installation de combustion alors que le NO2 prévaut lorsqu'on s'en éloigne.
"Lois et prescriptions allemandes sur la limitation"
Annexe A-5 Lois et prescriptions allemandes sur la limitation des émissions de centrales thermiques
- Loi fédérale de protection contre les nuisances (BImSchG)
·ð Décret sur les chaudières industrielles (GFAVO) ·ð Instructions techniques pour le maintien de pureté de l'air (TA-Luft) ·ð Instructions techniques sur la protection contre le bruit (TA-Lärm) ·ð Décret sur les accidents
- Décision de la conférence des ministres de l'environnement (nécessité de dynamisation du décret sur les chaudières industrielles en ce qui concerne les émissions d'oxyde d'azote) (UMK)
- Loi sur la gestion de l'eau (WHG)
·ð Règlement cadre sur la gestion des eaux usées (Annexes 31,47 portant art. 7a) (AbWVwV) ·ð Prescriptions sur la manipulation des matières pouvant altérer les eaux (art. 199) (AbWVwV)
- Décret sur l'origine des eaux usées (AbWHerkV)
- Loi sur les déchets (AbfG)
·ð Instructions techniques sur le stockage, le traitement, l'incinération et l'évacuation des déchets nécessitant un contrôle particulier (TA-Abfall)
Annexe A-6
Valeurs limites d'émission pour les polluants atmosphériques issus d'installations de combustion industrielles en RFA (> = 50 MW)
Valeurs en mg/m3 (conditions normales, sur sec)Type de combustibleMWPoussièreNOx (en tant que NO2)SOx (en tant que SO2)COHClHFSolide£ð 300> 30050504002002000(400)4002502502001003015Liquide(300 > 30050503001501700400175175303055Gazeux 3005520010035 (100)35(5)100100MW = Puissance de chauffe en mégawatts
Valeurs limites d'émission pour nouvelles centrales de grande puissance, alimentées au charbon, dans différents pays ainsi que normes de la CE et de la banque mondiale
PaysEmissions de SO2 (mg/m3)Taille de la centraleEmissions de NOx (mg/m3)Taille de la centraleEmissions de CO (mg/m)Taille de la centraleEmissions de poussières (mg/m3)Taille de la centraleCE400> 500 MWth650> 50 MWth50> 500 MWthBanque mondiale500 t/d ou 50 mðg/m3 d'immissions supplémentaires en cas de pollution initiale en SO2faible (jusqu'à 50 mðg/m3)100 t/d ou 10 mðg/m3 d'immissions supplémentaires en cas de pollution initiale en SO2élevée (plus de 100 mðg/m3)858(780 pour le lignite)100 (150 dans les régions rurales et si le taux d'immission 30 MWth1 00080-Belgique400> 300 MWth200> 100 MWth50> 50 MWthCanada740740125Danemark860> 50 MWth1150> 50 MWth57> 5 MWthAllemagne400> 300 MWth200> 300 MWth250> 50 MWth50> 5 MWthValeurs limites d'émission pour nouvelles centrales de grande puissance, alimentées au charbon, dans différents pays ainsi que normes de la CE et de la banque mondiale
PaysEmissions de SO2 (mg/m3)Taille de la centraleEmissions de NOx (mg/m3)Taille de la centraleEmissions de CO (mg/m3)Taille de la centraleEmissions de poussières (mg/m3)Taille de la centraleFinlande140> 150 MWth200> 300 MWth57> 50 MWthFrance1 700 - 3 400 (régional)130> 9,3 MWthGrande-Bretagnerendement 90%> 700 MWth760> 700 MWth97> 700 MWthIndehauteur de cheminée 275 m 200 m > 500 MWth> 200 100 MWth650> 100 MWth50> 100 MWthJaponselon la centrale411>70 000m3/h50> 200 000 m3/hNouvelle-Zélande125 - 500> 5 MWthPays-Bas400> 300 MWth400> 300 MWth50Autricherendement 80%> 200 MWth800> 50 MWth250> 2 MWth50> 50 MWthSuède29043035Espagne2 400200> 200 MWthEtats-Unis740> 29 MWth740> 29 MWth37> 73 MWth../ Les tailles des centrales à parti desquelles ces valeurs limites sont applicables sont indiquées en MW-thermiques, le débit de fumées étant exprimé en m3 (c.n.)/h.
SO2 and NOx Emissions Conversion Chart
To convertTo: (Multiply by) (rð) From ¯ðmg/ m3ppm NOxppm SO2g/GJlb/106 BtuCoal AOil BGas CCoal AOil BGas Cmg/m310.4870.3500.3500.2800.2708.14 x 10-46.51 x 10-46.28 x 10-4ppm NOx2.0510.7180.5750.5541.67 x 10-31.34 x 10-31.29 x 10-3ppm SO22.8611.000.8010.7712.33 x 10-31.86 x 10-31.79 x 10-3Coal A2.861.391.0012.33 x 10-3g/GJ Oil B3.571.741.2512.33 x 10-3Gas C3.701.801.3012.33 x 10-3Coal A12305984304301lb/106 Btu OilB15407485384301Gas C15907755574301A: - Coal:- Flue Gas dry 6% excess O2: Assumes 350 Nm³/GJ - ref IEA Paper 1986.B: - Oil :- Flue Gas dry 3% excess O2: Assumes 280 Nm³/GJ - ref IEA Paper 1986.C: - Gas:- Flue Gas dry 3% excess O2: Assumes 270 Nm³/GJ - ref IEA Paper 1986.
Annexe A-7 Exigences minimales selon art. 7a de la loi sur la gestion de l'eau WHG Annexe 47: lavage des fumées d'installations de combustion, 08-09-1989
Règles techniques généralement reconnuesNiveau techniqueDCOMatières filtrablesFluorureSulfateSulfitePlombCadmiumChromeCuivreNickelMercureZincSulfureExigences Générales80 150 mg/l30 mg/l30 mg/l20000 mg/l20 mg/l0,1 mg/l0,05 mg/l0,5 mg/l0,5 mg/l0,5 mg/l0,05 mg/l1 mg/l0,2 mg/lCentrales à charbon (charge polluante, mg/kg de chlorure) comme ci-dessus3,8 mg/kg1,8 mg/kg18 mg/kg18 mg/kg18 mg/kg1,8 mg/kg36 mg/kg7,2 mg/kgCentrales à lignite pour des teneurs en chlorures de jusqu'à 0,05% poids (charge, g/h)comme ci-dessus0,2 g/h0,1 g/h1 g/h1 g/h1 g/h0,1 g/h2 g/h0,4 g/h42. Transport et distribution de l'électricité
1. Présentation du domaine d'intervention
Les systèmes d'alimentation en courant électrique constituent un élément important de l'infrastructure technique d'un pays. Ils se composent d'installations pour la production, le transport et la distribution d'énergie électrique.
Ce dossier traite de la planification, de la construction et de l'exploitation de tous les équipements techniques nécessaires au transport et à la distribution de l'électricité.
Par transport, on entend l'acheminement de l'électricité depuis la centrale électrique jusqu'aux centres de consommation. Le réseau de transport comporte des lignes à haute et moyenne tension assurant le transfert de la puissance électrique fournie par les centrales sur de grandes distances. Selon la situation des centrales par rapport aux centres de consommation, elles peuvent traverser des paysages et des formes de végétation très variés.
Par distribution, on entend l'acheminement de l'énergie électrique jusqu'aux usagers à desservir. En règle générale, la distribution est assurée par des lignes à moyenne ou basse tension couvrant des distances relativement faibles, dans des zones habitées.
Les équipements techniques nécessaires au transport et à la distribution d'énergie électrique peuvent se regrouper de la façon suivante:
- lignes aériennes,- câbles souterrains,- postes de transformation et postes d'interconnexion.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
La construction et l'exploitation des équipements précités ont des effets directs sur l'environnement, l'ampleur et l'intensité de ces effets étant essentiellement conditionnées par des phénomènes physiques et par les études préalables à la mise en oeuvre des équipements en question.
Dans ce qui va suivre, nous décrirons les effets directs des équipements de transport de l'énergie électrique se rapportant d'une part à l'environnement naturel, c'est-à-dire:
- les ressources naturelles (eau, sol, air) et
- les systèmes écologiques (flore et faune, biocénoses) et d'autre part à l'homme en ce qui concerne:
- la santé, la sécurité et l'hygiène de travail
- le contexte socio-économique et socioculturel
- les aspects esthétiques et évoquerons également les effets indirects.
2.1 Effets sur l'environnement naturel
·ð Sol/eau/air
La construction et l'exploitation de lignes aériennes dans des régions boisées nécessite l'aménagement de tranchées dont la largeur peut varier entre 25 et 100 m, selon l'importance de la ligne installée. Afin de construire et de surveiller les lignes, il peut s'avérer nécessaire de construire des routes ou des pistes. Ceci implique une destruction des peuplements forestiers, qui ne pourront plus se renouveler. Du fait de la disparition de la couverture végétale, le sol est exposé aux agents atmosphériques tels la chaleur, le gel et la pluie, et se trouve ainsi gravement menacé par l'érosion. Ce risque d'érosion est encore aggravé par les engins de chantier qui provoquent le compactage du sol. Les possibilités d'utilisation des surfaces ainsi dénudées sont très limitées. Une bande de terrain ne pouvant plus être exploitée par l'industrie forestière (risque de mise à la terre) devrait donc être plantée de verdure afin de limiter l'érosion. Par ailleurs, l'utilisation d'équipements peu encombrants et ne nécessitant qu'un minimum d'entretien (lignes enjambant la forêt, technique SF6) permettra de réduire considérablement l'emprise de la ligne sur le terrain.
L'installation des pylônes et de leurs fondations sur des terrains en pente exige une connaissance détaillée du sous-sol. Si les travaux n'ont pas été planifiés en conséquence ou s'ils ne sont pas exécutés correctement, la stabilité des pentes pourra s'en trouver réduite. Des glissements de terrain seront alors à craindre.
L'aménagement de postes d'interconnexion et de transformation entraîne d'une part l'occupation durable d'un terrain, d'autre part certains composants de ces équipements (transformateurs, condensateurs, bobines de mise à la terre, câbles souterrains, le cas échéant) contiennent de grandes quantités de fluides de refroidissement et d'isolants (huiles minérales ou autres liquides contenant éventuellement du polychlorbiphenyle (PCB) toxique) qui, en cas de fuite, risquent de contaminer le sol et les eaux souterraines.
Pour éviter de telles contaminations, il convient de prévoir des bacs collecteurs et des séparateurs.
·ð Faune et flore
Pendant la phase de construction des lignes et des postes d'interconnexion, la faune et la flore environnantes subissent le bruit et la pollution engendrés par le matériel de chantier et peuvent s'en trouver perturbés de façon durable.
A l'emplacement des tranchées dans les zones boisées, on voit apparaître un microclimat modifié (ensoleillement plus intense et déplacements d'air plus importants, modification des températures au cours de la journée), ce qui se traduit par une altération du système écologique sur une étendue restreinte.
Selon le tracé, les tranchées peuvent augmenter le risque de dégâts occasionnés par le vent dans la forêt.
On a souvent recours au feu ou aux herbicides pour aménager et entretenir les tranchées. Ces méthodes étant très néfastes à la faune et à la flore, on devrait y renoncer autant que possible.
Le risque de découpage ou d'isolement de biotopes de petite étendue, susceptible de mener ensuite à leur destruction, mérite également d'être pris en compte.
Pour les oiseaux, les lignes aériennes constituent quatre dangers principaux:
- perte d'aires de couvaison;
- collision d'oiseaux avec des conducteurs (fréquentes dans le cas d'oiseaux migrateurs se déplaçant de nuit);
- mort d'oiseaux par électrocution (oiseaux ayant touché simultanément deux conducteurs ou un conducteur et le pylône (lignes à moyenne tension);
- dérèglement du système d'orientation magnétique des oiseaux migrateurs.
En Allemagne, par exemple, certains grands oiseaux sont fortement décimés par les lignes aériennes (chez les cigognes blanches, 70% des pertes sont dues à une électrocution).
Des courts-circuits et incidents de fonctionnement survenant dans des postes de transformation ou d'interconnexion peuvent, dans de rares cas, il est vrai, provoquer des incendies détruisant la flore et la faune environnantes.
Les tranchées et chemins aménagés pour la construction et l'entretien des lignes peuvent avoir les mêmes incidences sur l'environnement que les autres voies de communication (en particulier, par le raccordement au réseau de zones jusqu'alors dépourvues d'électricité, voir à ce sujet les dossiers "Aménagement des transports et communications" et "Travaux routiers sur réseaux principaux et secondaires - Construction et Entretien)".
·ð Mesures visant à réduire les effets négatifs ou à les éviter
Les effets ci-dessus peuvent être réduits, voire évités, si l'on tient compte des points suivants lors de la planification et de la construction de lignes aériennes:
- Recours à des solutions alternatives au lieu de l'installation de nouveaux tronçons de lignes aériennes (transformation, augmentation du taux d'utilisation, utilisation multiple de lignes existantes);
- Rattachement des lignes à des tracés existants (voies de communication, canalisations);
- Tracé s'intégrant dans la configuration naturelle du terrain, et évitant entre autres les espaces particulièrement exposés tels les élévations de terrain, les croupes, les crêtes, etc.;
- Réduction notable de la consommation d'espace par le recours à des pylônes de grande hauteur pour accroître la portée et pouvoir ainsi enjamber les surfaces boisées notamment;
- Exclusion des réserves naturelles et autres zones protégées, de même que les zones présentant un grand intérêt biologique ou écologique et les aires de détente;
- Installation sur les pylônes des lignes aériennes à moyenne et basse tension de dispositifs protégeant les oiseaux: gaines isolantes, capots de protection, perchoirs et plate-formes de nidification;
- Construction de lignes autorisant dès le départ une utilisation multiple (lignes à plusieurs ternes);
- Réduction sensible de l'emprise des lignes par le choix judicieux du type de support (pylônes en treillis, pylônes tubulaires, poteaux en béton ou en bois), de l'armement (disposition et taille des traverses) et par l'utilisation de conducteurs en faisceau et de conducteurs isolés sur les lignes à basse et moyenne tension;
- Réduction de l'espace requis au sol et en hauteur par la mise en oeuvre de câbles souterrains plutôt que de lignes aériennes, même si cette technologie exige malgré tout le déboisement du tracé (pour des motifs économiques et techniques liés à l'exploitation, l'utilisation de câbles souterrains reste problématique du fait de l'investissement financier élevé et du niveau de qualification du personnel d'entretien qu'elle nécessite);
- Réduction des risques de contamination du sol et des nappes d'eau souterraines par un contrôle périodique des appareils servant à l'imprégnation des poteaux en bois, par l'abandon des produits contenant du goudron au profit de substances plus favorables à l'environnement (à base de sel) ou par l'utilisation de bois imprégnés sous vide ou sous haute pression;
- Prévention de l'érosion du sol par la mise en place de paillis ou par l'ensemencement des surfaces dénudées en vue de reconstituer une couverture végétale sur ces surfaces. Dans les zones connaissant une ou plusieurs saisons des pluies, ces opérations devraient avoir lieu au début de la saison des pluies pour éviter le lessivage du sol;
- Adaptation et renforcement des lignes existantes afin d'éviter les pertes d'énergie, ce qui peut rendre superflu la construction de lignes supplémentaires;
- Reboisement des surfaces déboisées lors des travaux dans le cas de lignes enjambant la forêt.
2.2 Santé, hygiène du travail et sécurité
·ð Accidents
Parmi les dangers liés aux équipements de transport d'énergie électrique (accidents, brûlures graves), il faut en premier lieu citer les contacts accidentels avec des pièces sous tension et les accidents survenant à des personnes pénétrant dans des enceintes insuffisamment protégées. En second lieu, on notera les incendies provoqués par des courts-circuits.
Les risques d'accident sont particulièrement élevés dans les situations suivantes:
- Les consignes techniques de sécurité n'ont pas été prises en compte lors de la planification et de l'exécution des ouvrages (utilisation de composants de qualité médiocre, dimensionnement insuffisant des organes, négligences lors de l'exécution des travaux, non respect des distances de sécurité), d'où l'existence d'installations ne répondant pas aux impératifs de sécurité.
- Du fait d'une formation déficiente, le personnel d'exploitation n'apprécie pas pleinement l'importance des mesures de sécurité.
- La population n'est pas suffisamment informée des dangers liés aux installations électriques et se livre à des pratiques ou adopte des comportements dangereux (escalade de pylônes, incursion dans des postes d'interconnexion malgré les interdictions, non protection contre la foudre, branchements illicites, etc.).
Par le passé, l'utilisation de polychlorbiphényles (PCB) comme diélectriques non inflammables dans les transformateurs et condensateurs constituait un danger pour la santé, et continue de l'être dans les rares cas où cette substance est encore employée. Les PCB sont fortement toxiques, se concentrent le long de la chaîne alimentaire, provoquent des troubles chroniques et sont cancérogènes. Lorsqu'ils brûlent, par exemple à la suite d'un incendie au voisinage du poste, ils dégagent des dioxines et des furannes hautement toxiques.
Aujourd'hui, à quelques rares exceptions près (par ex. dans les installations électriques des mines souterraines), l'usage des PCB est interdit dans de nombreux pays.
Les produits à base de goudron utilisés pour l'imprégnation des poteaux en bois constituent un risque pour la santé et peuvent conduire, entre autres, à des affections cutanées.
Les risques ci-dessus peuvent être réduits en grande partie ou être totalement éliminés par la mise en oeuvre des mesures suivantes:
- Choix et dimensionnement appropriés des composants des installations;
- Aménagement de dispositifs empêchant les personnes non autorisées de pénétrer dans les ouvrages, mise en place de défenses interdisant l'escalade des pylônes des lignes haute tension;
- Diminution des risques d'incendie par l'utilisation de fluides isolants non inflammables ou de transformateurs secs et de cloisons pare-feu;
- Abandon, dans les nouvelles installations, des fluides isolants et réfrigérants contenant des PCB; réforme et élimination (conformément aux règles) des vieux transformateurs;
- Remise au personnel d'exploitation des tenues de protection, outils et instruments de contrôle appropriés;
- Formation adéquate du personnel d'exploitation;
- Campagne d'information auprès des populationsconcernées pour qu'elles prennent conscience des dangers liés aux installations électriques.
·ð Effets des champs électriques et magnétiques sur la santé.
D'après les connaissances actuelles, fondées sur des observations faites pendant de nombreuses années dans un grand nombre de pays, les champs électriques et magnétiques générés par les équipements de transport et de distribution d'électricité (fréquences 50 et 60 Hz) ne semblent avoir aucun effet néfaste sur la santé.
Un rapport de l'OMS consacré aux effets des champs magnétiques sur la santé constate qu'aucune réaction biologique n'est enregistrée en présence de champs magnétiques atteignant jusqu'à 0,4 mT pour une fréquence de 50 ou 60 Hz. Or, les champs magnétiques engendrés sur les lignes aériennes atteignent, au niveau du sol, un maximum de 0,055 mT aux fréquences ci-dessus mentionnées.
·ð Nuisances sonores
Les transformateurs en service dans les postes de transformation et de distribution émettent un bourdonnement régulier, assez incommodant dans les zones d'habitation. Ceci peut être évité par l'utilisation de transformateurs peu bruyants ou par des mesures prises lors de la construction (distances suffisantes).
2.3 Atteinte à l'esthétique du paysage
Les lignes aériennes représentent une nuisance esthétique, dont la gravité sera fonction de:
- la dimension des lignes, ainsi que du type de supports et de leur armement,
- du nombre de lignes installées dans une même zone,
- du tracé et de la visibilité des lignes, c'est-à-dire de leur degré d'intégration dans le paysage (couleur, sommets évités),
- de l'exploitation et de l'occupation des sols des régions,traversées (paysages naturels, zones cultivées, densité de l'habitat, zones industrielles ou d'habitation, etc.).
Du fait de l'atteinte à l'intégrité du paysage, la région ou le site en question perd de sa valeur en tant qu'aire de détente.
Les mesures évoquées ci-avant permettent également de réduire les nuisances esthétiques.
2.4 Effets socio-économiques et socioculturels
Dans la mesure où ils sont perceptibles, les effets socio-économiques ou socioculturels directs des projets de construction et d'exploitation d'équipements de transport et de distribution d'électricité sont de faible importance. On peut tout au plus citer d'importantes perturbations dans la réception des programmes de radio ou de télévision dues à l'effet de couronne (phénomènes d'effluves sur les lignes à haute tension dus à des câbles de trop faible section ou à l'agencement des câbles [conducteurs en faisceau]).
Les effets indirects sont liés à la finalité des équipements en question, c'est-à-dire l'amélioration des conditions de vie par l'approvisionnement d'une région en énergie électrique. Celui-ci se traduit par un plus grand confort dans le domaine privé (gain de temps et diminution de la pénibilité de certains travaux) et dans le domaine public, mais aussi, en liaison avec d'autres mesures d'équipement en infrastructures, par le développement des activités économiques ou l'apparition de nouvelles activités susceptibles de susciter des créations d'emploi (réduction du chômage), mais aussi une rationalisation de la production .
Par ailleurs, il s'est avéré également que le développement d'une région, notamment du fait de son électrification, pouvait entraîner une profonde altération des modes de vie et comportement traditionnels, s'accompagnant de la dissolution de structures et de liens sociaux et culturels. De plus, un pouvoir d'attraction s'exerce sur les régions avoisinantes, conduisant à des migrations et à l'apparition de zones à forte concentration humaine.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
La détermination du tracé ainsi que du site des postes de transformation nécessite le concours d'un grand nombre d'administrations, d'associations, d'organismes publics et privés, etc. Ce processus devra être conduit de telle manière que les aspects de la protection de l'environnement soient dûment pris en considération.
Les risques relatifs au sol et à l'eau pourront être évités grâce à des aménagements anti-érosifs, par exemple, et des équipements techniques appropriés (protection contre les fuites d'huile dans les transformateurs, par ex.).
Quant à l'altération du paysage, bien qu'inévitable, il est possible de la minimiser. L'ampleur de cette altération dépendra de l'occupation et de l'utilisation des terrains (exploitation agricole ou industrielle, aire de détente) et de la diversité du paysage. L'informatique permet de visualiser les tracés et ainsi d'observer le paysage avec la ligne implantée.
Pour l'appréciation des incidences sur la faune et la flore, on devra surtout tenir compte des espèces menacées ou protégées. Ici, l'appréciation dépendra des critères et dispositions à l'échelle locale ou internationale. L'analyse de la signification locale et régionale de biotopes nécessite un inventaire couvrant une vaste superficie et devrait également prévoir des mesures appropriées pour la protection des oiseaux.
En ce qui concerne les travaux d'étude des équipements de transport et de distribution, il existe des directives fixant les distances à respecter et les mesures de protection contre les contacts accidentels de même que les mesures visant à interdire l'accès aux ouvrages sous tension et les précautions à prendre lors des interventions sur des installations sous tension (DIN 0800, DIN 0848, DIN 57106, VDE 0106, règlements sur la prévention des accidents sur les "installations et appareillages électriques" (VBG4)).
L'utilisation de PCB dans des enceintes fermées (transformateurs, condensateurs, etc.) est interdite dans les pays de la CE depuis 1985, l'exploitation des anciens appareils contenant du PCB restant cependant autorisée pendant leur durée d'utilisation. Par souci pour l'environnement, ces appareils devraient néanmoins être remplacés et éliminés de façon appropriée (déchloration de l'huile au sodium). L'incinération des PCB provoque des dégagements de Dioxine !
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
L'étude et la construction d'installations de transport et de distribution d'électricité résultent de décisions prises dans le cadre d'une planification plus générale tels les plans de développement nationaux et régionaux, les plans directeurs en matière d'énergie, plans d'aménagement du territoire et d'urbanisation, les plans directeurs pour l'approvisionnement en électricité, etc. A ce sujet, le lecteur est invité à consulter les dossiers de l'environnement correspondants.
Bien évidemment, il existe des rapports directs avec le secteur de la production d'énergie (voir dossier "Centrales thermiques"). Si la ligne est associée à une source de production, il faudra également tenir compte des effets imputables à la production d'énergie; par ailleurs, des pertes importantes sur la ligne accroissent les nuisances puisqu'elles nécessitent la production d'une plus grande quantité d'énergie.
Les tracés des lignes de transport sont en grande partie déterminés par la situation géographique des centres de consommation et par celle des sites choisis pour l'implantation des centrales. En présence de biotopes et de paysages dignes d'être protégés, on devra choisir d'autres tracés les évitant.
Il est possible de coordonner la construction des lignes avec des ouvrages existant ou à construire (routes, lignes de chemin de fer, voies navigables, autres lignes d'approvisionnement, etc.). Une telle coordination sera même indispensable lorsqu'il s'agira de traverser un aéroport, une voie navigable ou une route ou lorsque l'on envisagera d'installer parallèlement des lignes de télécommunication et des lignes de transport d'électricité, ce afin d'assurer le fonctionnement correct de toutes les installations concernées.
Pour ce qui est du conditionnement et de l'élimination des huiles de transformateur contenant ou non des PCB, on se référera au dossier "Elimination des déchets dangereux".
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Ci-après, nous allons examiner les conséquences des effets sur l'environnement évoqués ci-dessus et esquisser les moyens de les minimiser ou de les éviter.
La consommation d'espace qui se manifeste d'une part par la mise à contribution de ressources naturelles (sol, végétation) et, d'autre part, par l'altération du paysage, est inévitable d'une manière générale. Toutefois, les effets peuvent en être atténués si les aspects écologiques sont dûment pris en compte au stade de la planification.
Le danger que constituent les lignes aériennes pour les oiseaux peut être réduit par des aménagements appropriés, mais ne peut cependant être totalement éliminé.
Les risques d'accident liés aux installations de transport et de distribution d'électricité peuvent être réduits si l'on applique rigoureusement les directives et règlements existants.
Dans ce domaine, on note un besoin important de mesures sur le plan de la formation et de l'information des personnes concernées.
Les émissions (bruits, effet de couronne) dues aux installations de transport et de distribution d'énergie électrique peuvent être ramenées à des valeurs négligeables. L'utilisation de fluides contenant des PCB dans les postes de transformation constitue encore aujourd'hui un facteur de risque important puisque ces produits peuvent contaminer le milieu naturel à la suite d'un incident de fonctionnement ou d'un accident (fuites, incendie). Il convient donc d'encourager avec détermination l'interdiction et le remplacement des appareils et composants contenant des PCB.
Comparés à d'autres moyens de transport de l'énergie (route, rail, navire, oléoducs, gazoducs), le transport d'électricité ne comporte pour l'environnement que de faibles risques, que l'on ne saurait néanmoins ignorer. Si la construction de nouvelles installations de transport et de distribution d'électricité s'avère absolument nécessaire (absence de possibilité d'une production d'électricité décentralisée), il conviendra alors d'opter pour des solutions ménageant l'environnement.
Les effets négatifs pourront être évités ou réduits d'autant plus efficacement si les aspects écologiques ont été dûment pris en considération dès la phase d'étude du projet.
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43. Energies renouvelables
1. Présentation du domaine d'intervention
En dehors des sources d'énergie épuisables, aux réserves limitées, telles le pétrole, le gaz, le charbon ou l'uranium, il existe sur terre des sources d'énergie naturelles qui se reconstituent en permanence, dites énergies renouvelables. Elles sont alimentées par le rayonnement solaire, la géothermie et les forces de gravitation.
Le potentiel énergétique offert par ces ressources dépasse de loin la demande actuelle d'énergie à l'échelle du globe. Mais l'exploitation de ce potentiel se heurte souvent à de fortes contraintes d'ordre technique et économique. On mentionnera notamment la disparité spatio-temporelle de l'offre et de la demande ainsi que la puissance volumique de ces énergies par rapport aux sources traditionnelles.
Les principales sources d'énergie renouvelables sont:
1. Le rayonnement solaire (exploitable entre autres au moyen de capteurs et de photopiles).
2. La biomasse; l'énergie biochimique issue des produits de la photosynthèse, obtenue entre autres par:
- combustion de bois, pailles, etc.,- gazéification de bois, etc.,- fermentation anaérobie, aboutissant au biogaz,- fermentation alcoolique.
3. Le vent (énergie cinétique).
4. Les mouvements de l'eau (énergie cinétique):
- installations hydrauliques à basse pression,- installations hydrauliques à haute pression,- mini-centrales,- marées, vagues, courants marins.
5. Autres
- la géothermie,
- l'énergie thermique tirée des différences de températures dans les mers,
- l'énergie osmotique engendrée par la différence de concentration entre l'eau de mer et l'eau douce.
Afin de limiter la taille des systèmes à mettre en oeuvre, il faudrait toujours considérer les possibilités d'économie d'énergie dont disposent les consommateurs, en même temps que l'utilisation rationnelle de cette énergie. Les conditions résultant des prix et tarifs appliqués jouent ici un rôle important.
Dans ce dossier, les répercussions écologiques seront traitées pour chacune des sources d'énergie renouvelables suivantes:
- Rayonnement solaire (chaleur ou conversion photovoltaïque)- Biomasse- Energie éolienne- Energie hydraulique- Géothermie
Les autres sources d'énergies renouvelables, pour autant qu'elles soient exploitées dans la pratique, font l'objet d'autres dossiers relatifs à l'environnement.
Pour ce qui est des effets généraux de systèmes énergétiques sur l'environnement et des aspects de planification globale à prendre en compte pour tout projet ayant trait à l'énergie, nous renvoyons au dossier "Planification du secteur énergétique".
2 Effets sur l'environnement et mesures de protection
L'exploitation d'une source d'énergie, qu'elle soit renouvelable ou non, s'accompagne généralement d'effets sur l'environnement (consommation d'espace et immissions, par ex.) qu'il convient d'identifier et d'analyser avant la mise en oeuvre d'un projet.
2.1 Energie solaire
L'exploitation de l'énergie solaire au moyen de capteurs ou de la conversion photovoltaïque ne produit pas directement de polluants. Pour les systèmes de capteurs, on emploie néanmoins fréquemment des fluides caloporteurs pouvant polluer l'environnement s'ils se répandent dans la nature. Parmi les fluides autorisés, on a par ex. les propylèneglycols, facilement dégradables. Les adjuvants de conservation nocifs devraient être systématiquement remplacés par des produits plus inoffensifs (acide carboxylique).
En cas d'utilisation de cuisinières solaires, on prendra garde aux risques d'éblouissement. Lorsqu'on accumule dans des piles électriques le courant produit à l'aide de photopiles, il faut veiller à un usage correct de ces piles électriques et à leur élimination dans les règles une fois qu'elles sont épuisées. Les matériaux employés, à savoir l'acide chlorhydrique, le plomb et le corps de pile peuvent être traités en vue de leur recyclage. Ceci requiert toutefois des installations spéciales.
Il est possible d'éviter la consommation supplémentaire d'espace par les petites installations en incorporant celles-ci dans les toitures et façades. Pour peu qu'elles soient bien intégrées, elles ne déprécieront pas le paysage. Quant aux réflexions gênantes, on réduira leurs effets par traitement antireflet ou dépolissage.
Sur les grandes installations qui nécessitent beaucoup d'espace, on pourra également utiliser ces procédés pour limiter les réflexions. Néanmoins, l'intégration dans des bâtiments existants étant ici hors de question, on se trouvera souvent confronté à des problèmes d'esthétique du site et de collision d'intérêts avec d'autres utilisations des sols (production agricole, protection des espèces et des biotopes), à moins qu'il ne s'agisse bien entendu d'une d'implantation dans le désert.
Selon les conditions locales rencontrées, l'ombre apportée par les grandes installations et les modifications de l'albédo qu'elles occasionnent peuvent avoir des répercussions sur la flore et la faune ainsi que sur le microclimat.
Par rapport à l'énergie produite, les cellules solaires et les différents types de capteurs nécessitent une surface considérable. En effet, pour obtenir 100 MW, il faut prévoir 1 km2 env. pour les cellules solaires, env. 3 km2 pour les centrales héliothermiques, alors que les centrales à charbon se contentent d'env. 0,4 km2 pour la même quantité d'énergie fournie.
La fabrication des matériaux employés pour les capteurs et cellules solaires a elle aussi des incidences écologiques. Ainsi la fabrication de l'acier, du cuivre, de l'aluminium, qui sont des matériaux souvent employés, est à l'origine d'émissions de poussières et de composés fluorés et engendre des eaux usées et des déchets. De plus, l'élaboration de ces métaux, et tout particulièrement de l'aluminium, nécessite de grandes quantités d'énergie.
Pour les photopiles, on emploie en partie des métaux rares toxiques (cadmium, arsenic, sélénium, gallium) dont la transformation peut être à l'origine de problèmes, mineurs toutefois, liés aux eaux usées et aux effluents gazeux. Il s'agit là de substances présentant une grande stabilité chimique. Les risques pour l'environnement sont limités au lieu de production et peuvent d'ailleurs être minimisés par des contrôles et des mesures préventives (cf. dossier "Métaux non ferreux").
2.2 Energie tirée de la biomasse
Si on la substitue à des matériaux tels les métaux, le ciment et les matières plastiques ou encore à d'autres matières premières locales, dont la mise en oeuvre nécessite des opérations de préparation et de transformation, la biomasse peut contribuer à économiser de l'énergie. Dans ce qui suit, il ne sera tenu compte toutefois que du rôle de la biomasse en tant que vecteur énergétique.
L'exploitation de cette biomasse ne peut être assurée à long terme qu'à condition de ne pas perturber sérieusement son cycle, c'est-à-dire qu'il faudra assurer la régénération des peuplements forestiers par ex.
2.2.1 Combustion de biomasse
La combustion de la biomasse (bois, pailles, fumures, etc.) dégage des polluants
- contenus dans le combustible et l'air comburant
- ou engendrés par une combustion incomplète (CO, goudron, suie et hydrocarbures, ainsi que des hydrocarbures aromatiques polycycliques cancérigènes).
Les problèmes d'émission sont dus en premier lieu à une combustion parfois incomplète. Les mesures suivantes permettent d'assurer la combustion intégrale:
Foyer
- Chambre de postcombustion suffisamment dimensionnée- Température élevée dans la chambre de combustion
Ces conditions sont remplies lorsqu'on prévoit des avants-foyers et des systèmes underfeed.
Nature du combustible
- Utilisation de combustibles secs (bois d'un taux d'humidité < 20%)
Fonctionnement et conduite des équipements
- Pleine charge- Alimentation régulière en combustible.
Les effluents gazeux présentent de hautes teneurs en poussière (en particulier pour la paille), qui devraient être séparées par des cyclones ou des filtres dans le cas de grandes installations.
Selon les pays, l'exploitation de la biomasse permet de couvrir jusqu'à 90% de la demande d'énergie. Le bois, le fumier et les pailles sont généralement traités dans des foyers ouverts, dégageant les polluants cités précédemment, qui sont inhalés directement par les personnes séjournant au voisinage de l'installation (en premier lieu les femmes et les enfants).
Les risques pour la santé ne sont pas exclus, notamment en cas d'inhalation d'hydrocarbures polycycliques qui augmentent le risque de cancer. Les organes respiratoires peuvent également être affectés.
Grâce à l'évacuation des gaz de fumées, la combustion dans des fourneaux permet d'améliorer l'ambiance de la pièce dans laquelle on cuisine. Le meilleur taux de rendement permet par ailleurs de réduire la charge de combustible et, par voie de conséquence, lses émissions.
En cas d'utilisation de paille et de fumier comme combustibles, une situation concurrentielle peut surgir avec la production agricole et les mesures visant à préserver la fertilité des terres, puisque le sol est alors privé des matières en question (perte d'azote, diminution de la formation d'humus, etc.). Selon les conditions climatiques, l'épandage des résidus de la combustion sous forme de cendres pour la fertilisation peut s'avérer problématique en raison des dégagements de poussière.
L'utilisation de petit bois (catégorie bois de feu), de déchets d'abattage et autre menu bois doit être étudiée en fonction du contexte écologique local.
Les coupes d'éclaircies peuvent être menées en accord avec les impératifs écologiques. Dans quelle mesure les prélèvements de bois dans les forêts naturelles et plantations peuvent s'effectuer sans nuire à l'équilibre naturel dépend du climat, du sol et de la couverture végétale. La situation varie donc d'un pays à l'autre. Prélever des déchets de bois signifie agir sur le cycle nutritif, la formation d'humus, la microflore et la microfaune. C'est le cas également lorsqu'on élimine toutes les souches sur de grandes étendues, les sols étant par la suite plus vulnérables à l'érosion.
Telles qu'elles se constituent dans la nature, sur de longues périodes, les réserves de bois ne peuvent pas répondre aux critères de disponibilité rapide du bois de feu. Des projets agroforestiers utilisant des associations d'espèces sélectionnées où chaque espèce ou groupe d'espèces remplit une fonction spécifique (ombrage, amélioration du sol, protection contre le vent, amélioration du bilan hydrique, paillis, combustible, alimentation humaine ou animale, matières premières pour certains processus techniques) permettent de satisfaire plus rapidement les besoins en combustibles grâce à des cycles plus courts. De tels projets, lorsqu'ils sont décentralisés, facilitent la collecte du bois par les consommateurs, réduisent les nuisances causées par le transport sur véhicules motorisés et aident à surmonter les périodes de pénurie en combustible.
Les cultures énergétiques intensives, réalisées avec des espèces à croissance rapide, font un usage important de pesticides et d'engrais. Ici, l'enlèvement par l'eau et par le vent des éléments fertilisants sur les parcelles peut avoir une influence néfaste sur les eaux de surface (eutrophisation) et être à l'origine de phénomènes d'érosion; la présence de pesticides en grandes quantités peut entraîner la disparition de certaines espèces végétales ou animales et causer des intoxications parmi les humains. La circulation d'engins sur des sols fragiles (terres marginales) peut faciliter l'érosion (voir également le dossier "Foresterie")
L'abattage d'arbres sur de grandes surfaces (défrichage) altère le bilan hydrique et le microclimat et peut entraîner un phénomène d'érosion selon le type de sol et de climat ainsi que la dénivellation du terrain. Il perturbe par ailleurs la flore et la faune.
Si le défrichage n'est pas suivi de mesures d'afforestation adéquates ou si les terres sont surexploitées sur une longue période, les dégâts causés aux sols et aux réserves hydriques peuvent devenir irréversibles.
Sans intégration dans le domaine agricole, la production de bois à grande échelle peut venir concurrencer la production alimentaire, qui nécessite également de grandes surfaces (cf. à ce sujet les dossiers consacrés à l'agriculture tels que "Production végétale" et "Foresterie").
2.2.2 Gazéification de biomasse
La gazéification et la pyrolyse de la biomasse fournit du gaz qui est généralement exploité par combustion, pour le chauffage ou la production d'électricité dans des moteurs à gaz.
Les effets sur l'environnement causés par la production de biomasse servant à la combustion directe ont déjà été abordés au point 2.2.1. Dans le cas de la gazéification, il faut encore noter les facteurs de pollution éventuelle ci-après:
- le gazogène (risques d'accident, déflagrations),
- le gaz produit lui-même (risques d'accident, d'incendie ou d'intoxication en cas de défaut d'étanchéité),
- les eaux usées résultant du lavage des gaz,
- les résidus de la carbonisation (cendres, goudron),
- les nuisances liées à l'exploitation du gaz (effluents gazeux, eau de refroidissement, huile de graissage).
Le gaz de gazogène produit dans de grandes installations (et non par de petits gazogènes à bois, par ex. pour les tracteurs) devrait faire l'objet d'une épuration avec séparation des poussières. Les eaux usées engendrées par le lavage du gaz sont chargées d'ammoniac, de phénols, éventuellement de cyanures et en partie d'hydrocarbures aromatiques, carcinogènes. Leur rejet dans le milieu récepteur n'est autorisé qu'après un traitement adéquat. Les goudrons et les huiles accompagnant la transformation devraient autant que possible être réintroduits dans le procédé de gazéification. Pour l'épuration des eaux usées, on peut envisager, outre l'élimination mécanique des matières solides dans des bassins de décantation, des étages d'épuration biologique faisant intervenir des bactéries pour la dégradation des phénols.
Les problèmes de mise en décharge concernent les résidus solides de la gazéification, généralement à forte charge polluante. On vérifiera toujours la présence de tels polluants dont la quantité et la nature varient en fonction du procédé et des matières premières employées.
Les effluents dégagés lors de l'exploitation du gaz nécessitent un traitement adapté à leur teneur en matières polluantes. Il faut s'attendre à la présence d'oxydes d'azote, d'hydrocarbures polycycliques aromatiques, de monoxyde de carbone et de suie (les quantités d'anhydride sulfureux étant négligeables). Les oxydes d'azote et les hydrocarbures peuvent être dégradés en grande partie à l'aide de catalyseurs.
2.2.3 Biogaz
Le biogaz est engendré par la fermentation anaérobie de biomasse sous l'action de bactéries. Il contient du méthane comme composant principal, du gaz carbonique, de l'oxyde de carbone et, à faible dose, de l'hydrogène sulfuré. Produit dans de petites installations, il est employé entre autres à l'éclairage et à la cuisson. Fourni en plus grandes quantités, il sert à animer des moteurs à gaz.
Les risques d'accident résident ici dans les travaux de nettoyage et de réparation à effectuer dans des fosses ou des cuves à cloches fermées (danger d'asphyxie).
L'hydrogène sulfuré étant toxique pour l'homme, ayant un effet corrosif sur les matériaux et produisant de l'anhydride sulfureux lors de sa combustion, il faudrait prévoir son élimination. L'épuration préliminaire du gaz présente toutefois certaines difficultés et aboutit d'ailleurs à d'autres produits posant également des problèmes pour l'environnement. Les réactifs chimiques comme l'oxyde de fer, employés pour le nettoyage du gaz ainsi que les produits de réaction de cette opération (mélange d'oxyde de fer et de soufre) doivent être stockés, utilisés et évacués dans les règles.
Le biogaz faisant souvent l'objet d'un stockage intermédiaire, on observera les consignes de sécurité applicables au stockage de gaz pour éviter les intoxications, les incendies et les explosions. A ce sujet, voir le dossier "Pétrole et gaz naturel - Exploration, production, transport, stockage".
Si les matières végétales utilisées pour la production de biogaz proviennent de sols contaminés par des métaux lourds toxiques, on risque de retrouver des traces de ces métaux lourds dans le gaz produit. Le cas échéant, on effectuera donc les contrôles appropriés. Bien que le processus de décomposition ne tue pas tous les germes et les oeufs des vers, la biomasse arrivée à décomposition peut être considérée comme exempte de tout danger de contamination ou d'épidémie. Celle-ci pouvant, en raison de sa forte teneur en azote, avoir une influence négative sur les eaux de surface et les nappes souterraines si elle n'est pas employée correctement, on veillera à ce que son épandage se fasse au moment opportun (capacité d'assimilation par les plantes), avec les outils appropriés et en fonction des réserves du sol en engrais minéraux.
D'une façon générale, partout où du méthane est produit par suite d'une fermentation anaérobie, il serait souhaitable que ce gaz à effet de serre soit capté et brûlé.
2.2.4 Biocarburants
Il existe différents procédés techniques permettant d'obtenir à partir de biomasse des huiles et de l'alcool pouvant remplacer les carburants traditionnels.
La production de biomasse dans le but d'obtenir des carburants par le biais de la fermentation alcoolique (par ex. de la canne à sucre) ou d'en extraire de l'huile, comme pour le soja, concurrence directement la production alimentaire. Les monocultures, pratiquées sur de grandes surfaces et faisant largement usage d'engrais et de pesticides, ont des répercussions écologiques qui ont déjà été abordées au point 2.2.1 (cf. également dossier "Protection des végétaux"
La fabrication d'éthanol et d'huiles est à l'origine des nuisances suivantes:
- effluents gazeux liés à la production de l'énergie nécessaire au procédé (par ex. distillation, combustion ou raffinage de l'huile brute) - cf. 2.2.1;
- gaz carbonique engendré par la fermentation;
- boues organiques non toxiques, mais agissant fortement sur la qualités des cours d'eau récepteurs et eaux usées de nature organiques (vinasse) provenant de la fabrication de l'éthanol (proportion importante de composés azotés, phosphorés et potassiques).
La vinasse peut servir d'engrais ou être mélangée aux aliments du bétail. Elle se prête à la fermentation lorsqu'elle présente une teneur suffisante en sucre résiduel ou en amidon.
Le biogaz ainsi obtenu peut remplacer en partie l'énergie de procédé traditionnelle. Les substances organiques restant dans les eaux usées doivent être traitées dans des stations d'épuration.
La fabrication d'alcool requiert elle-même des quantités importantes d'énergie.
L'éthanol mélangé au carburant utilisé dans les moteurs à explosion permet d'abaisser légèrement les émissions de NOx, de CO, de suie et d'hydrocarbures simples, mais fait apparaître par ailleurs d'autres polluants tels que les aldéhydes, dont certains sont cancérogènes.
En cas d'utilisation exclusive de l'alcool comme carburant, les moteurs devraient être adaptés en conséquence, afin de produire le moins d'émissions possible. A l'aide de catalyseurs, les émissions d'aldéhydes peuvent toutefois être ramenées au niveau habituel des moteurs à essence. Par rapport aux émissions causées par le carburant essence, les hydrocarbures polycycliques carcinogènes sont pour ainsi dire absents.
A l'instar de l'alcool, l'utilisation de l'huile pour les moteurs diesel n'engendre pas de soufre, ni de plomb, mais il faut s'attendre en revanche à de la suie, des hydrocarbures simples et à des particules. Les gaz d'échappement peuvent être épurés en partie à l'aide d'un filtre à suie.
2.3 Energie éolienne
Dans le cas de l'énergie éolienne, même les installations de grande puissance n'ont qu'un faible impact sur l'environnement. Le besoin en matériaux et la consommation d'espace sont relativement limités. Pour l'acier et les matières plastiques employées, les problèmes d'environnement se situent au niveau de l'élaboration de ces matières.
Les préjudices causés à l'environnement sont les suivants:
- nuisances sonores dues aux équipements,- atteinte à l'esthétique du site,- risques d'accident en cas de détachement des pales du rotor,- interférences électromagnétiques,- influence négative sur une partie de la faune (oiseaux).
Les émissions sonores des éoliennes ou aérogénérateurs dépendent de la vitesse de rotation des pales. Les rotors tournant à grande vitesse sont plus bruyants.
Les installations les plus anciennes atteignent des niveaux d'émission sonore de 130 db(A); sur les petites éoliennes, le bruit du vent couvre généralement celui du matériel en fonctionnement. Sur les installations plus récentes, l'optimisation des pales du point de vue aérodynamique et le capotage du réducteur et du générateur ont permis de minimiser les émissions sonores. Pour la protection du voisinage, on respectera par ailleurs la réglementation concernant les distances minimum jusqu'aux prochaines habitations (env. 100 m). Des nuisances sonores peuvent tout de même apparaître si l'éloignement prévu au moment de la planification n'est plus observé par le fait d'un développement incontrôlé des agglomérations.
L'altération du paysage est inévitable. L'importance de la nuisance esthétique dépend d'une part du cadre naturel, d'autre part de l'ampleur des installations. Les parcs d'éoliennes causent une plus grande gêne visuelle/esthétique que les unités isolées.
L'influence éventuelle des champs électromagnétiques est en premier lieu le fait de grandes unités à rotor métalliques, qui provoquent des perturbations dans les transmissions radio. Sur les aérogénérateurs modernes aux pales en fibre de verre, le problème ne se pose plus.
On préviendra les risques d'accident liés au détachement des pales du rotor par un entretien et des contrôles réguliers et en respectant les distances de sécurité jusqu'aux habitations les plus proches.
2.4 Exploitation de l'énergie hydraulique
Du point de vue du potentiel exploité, l'énergie hydraulique arrive en tête parmi les énergies renouvelables. En cas d'aménagement de réservoirs, ceux-ci remplissent par ailleurs d'autres fonctions, par ex. pour l'irrigation et l'approvisionnement en eau de boisson.
L'exploitation de l'énergie hydraulique ne va pas sans demander un important tribut à l'environnement (consommation d'espace, modification du régime hydrologique, etc.). Vu la grande influence des travaux de génie hydraulique sur l'environnement et toute l'expérience dont on dispose dans ce domaine, il s'imposait de réserver un dossier entier à ce sujet (voir dossier "Hydraulique lourde".
2.5 Energie géothermique
Les gisements géothermiques se classent en trois catégories:
- Poches d'eaux chaudes ou très chaudes captives dans les fissures de roches cristallines ou dans les couches profondes de bassins sédimentaires de grande étendue.
- Eaux très chaudes ou vapeurs présentes dans le sous-sol de zones de dislocation tectonique ou dans des régions de volcans en activité ou récemment éteints
- Gisements géothermiques exploités selon le procédé dry-hot-rock (DHR, géothermie des roches chaudes sèches, encore au stade de développement).
La technologie DHR comprend l'aménagement de surfaces d'échange artificielles dans des roches de température supérieure à 200°C sur le principe des échangeurs de chaleur. Ce procédé d'exploitation de l'énergie géothermique consiste à introduire et à faire cheminer de l'eau dans des failles artificielles aménagées dans la roche chaude. Malgré toutes les études déjà consacrées à la question, il n'est pas encore possible de se prononcer définitivement à propos de la faisabilité économique de projets de ce type.
L'impact sur l'environnement d'un équipement en énergie géothermique ne peut se déterminer globalement. Chaque site mis à contribution devra être examiné séparément. Les préjudices potentiels sont liés au fait que l'amenée au jour des fluides géothermiques libère également des matières polluantes telles des sels, des composés sulfurés, de l'arsenic et du bore ainsi que des gaz. Dans les installations géothermiques modernes, ces matières sont réintroduites dans le sous-sol, en même temps que les fluides refroidis (exploités), si possible à un niveau plus bas que l'horizon correspondant au gisement exploité. Quant aux gaz, ils sont généralement émis dans l'atmosphère.
L'extraction de fluides géothermiques, notamment dans les régions sèches, peut avoir une influence négative sur les étages d'eaux souterraines proches de la surface, par exemple en provoquant un abaissement du niveau de la nappe phréatique, et entraver ainsi les possibilités d'exploitation de cette eau (eau de boisson, usage agricole).
En raison du prélèvement continuel de fluides dans le sous-sol, l'exploitation prolongée d'un gisement géothermique peut provoquer un affaissement progressif du terrain sur de grandes étendues, ce qui fait que les voies ferrées, routes, lignes électriques traversant éventuellement les terrains en question, mais aussi les pipelines transportant les fluides géothermiques des forages jusqu'aux centrales/ consommateurs, doivent souvent être réparés. En outre, les caractéristiques hydrologiques du cadre naturel peuvent se trouver fortement influencées et modifiées en cas de détournement de rivières ou de fleuves ou de formation de lacs dans les dépressions apparues.
Le besoin d'espace des installations géothermiques (forages, pipelines) étant faible, l'exploitation agricole du site concerné n'est pas entravée de façon significative.
Les risques que comporte la mise en exploitation d'un gisement géothermique résident dans le jaillissement imprévu de vapeurs au moment de la réalisation d'un forage. Il peut s'écouler des semaines, voire des mois avant que l'équipe ait repris le contrôle de la situation. D'ici là, les impuretés entraînées par la vapeur peuvent avoir d'importantes répercussions sur l'environnement.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
L'impact sur l'environnement des systèmes exploitant des sources d'énergie renouvelables réside avant tout dans la consommation d'espace et dans la régression de certaines espèces animales et végétales ainsi que de biotopes. Dans le cas particulier de la biomasse, l'exploitation produit en outre une pollution de l'air, des déchets et des eaux usées.
Les répercussions écologiques des énergies renouvelables sont difficilement quantifiables et se prêtent mieux à une évaluation qualitative. On tiendra également compte pour cette évaluation des effets ayant pu être évités, par rapport aux énergies non renouvelables (par ex. émissions de CO2).
On commencera par analyser les différents facteurs écologiques se rapportant au contexte biotique, c'est-à-dire au règne animal et végétal et au contexte abiotique, donc à l'eau, à l'air et aux sols. Pour le contexte biotique, il faudra procéder à des relevés et à des travaux de cartographie. Pour le domaine abiotique, il convient d'analyser des échantillons prélevés dans l'eau, l'air et le sol, en appliquant les méthodes nationales et internationales standard (par ex. DIN/EN ou ISO, standards NIOSH, prescriptions de l'Association des Ingénieurs allemands (VDI), recommandations de l'OMS, etc.)
Les travaux d'évaluation de l'impact sur l'environnement se heurtent à un déficit marqué en éléments de référence. On constate ainsi l'absence de seuils limites pour les pertes en biotopes et en espèces animales. Pour les dépréciations du paysage, il n'existe pas non plus de critères officiellement reconnus, notamment sur le plan quantitatif. Souvent, l'évaluation fait intervenir des paramètres difficilement quantifiables, tels la rareté. L'appréciation de la consommation d'espace s'avère aussi très difficile quand il s'agit d'établir des comparaisons par rapport à d'autres utilisations possibles. Pour ce qui est du contexte abiotique, on peut se baser sur les seuils limites et valeurs de référence existant pour les rejets d'eaux usées et d'effluents gazeux, ainsi que pour le bruit.
Pour l'appréciation des nuisances (polluants atmosphériques, bruit, etc.), on se reportera aux seuils limites et valeurs de référence définis, afin de pouvoir tenir compte de leurs effets en fonction de l'affectation des zones concernées (habitation, agriculture) et de leur degré de susceptibilité.
Dans le cas de l'exploitation de sources d'énergie renouvelables, l'importance à accorder aux émissions et nuisances est proportionnelle à l'ampleur du projet à mettre en oeuvre .
On prendra également en compte les effets positifs, par ex. lorsque la biomasse servant à produire de l'énergie consiste en déchets qu'il aurait fallu éliminer d'une façon ou d'une autre.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Avant de mettre en oeuvre des systèmes énergétiques causant des émissions de matières, on commencera par examiner le degré de pollution initial du milieu, par ex. la charge polluante du cours d'eau en cas de recours à des procédés produisant des eaux usées.
Outre les effets décrits dans la partie 2., on tiendra compte des effets secondaires, tels que les éventuelles répercussions sur les moyens de subsistance de la population, mais aussi sur l'approvisionnement en eau et sur la circulation routière (sans oublier que l'amélioration de l'approvisionnement énergétique peut toujours avoir les mêmes effets dans les secteurs en question), sachant que:
- La perte de terres cultivables induit une altération des structures du marché des produits alimentaires ou rend nécessaire l'exploitation agricole de zones restées jusque là dans leur état naturel. A ce sujet, on se reportera utilement aux dossiers traitant de l'agriculture (par ex. "Production végétale").
- Une exploitation plus intensive des ressources en eau s'accompagne d'une plus forte consommation d'eau, d'une augmentation des quantités d'eaux usées, et donc d'une modification de l'équilibre hydrique, qui peut agir à son tour sur les sols, le microclimat, la constitution de l'écosystème et l'hygiène (salinisation, diffusion de germes pathogènes). (Cf. à ce sujet les dossiers "Alimentation en eau des régions rurales", "Hydraulique rurale", "Hydraulique lourde", "Assainissement" et "Aménagement et gestion des ressources en eau").
- L'augmentation de la circulation routière, en raison des transports nécessaires par ex. en cas d'exploitation de grandes surfaces, ou tout simplement de ceux induits par l'offre accrue d'énergie, requiert un développement des infrastructures, qui entraînera lui-même la colonisation et le développement de la région concernée (cf. dossiers "Transports routiers" et "Aménagement des transports et communications"). Les effets d'ordre général amenés par l'exploitation de systèmes énergétiques sont traités dans le dossier "Planification du secteur énergétique".
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Le présent dossier a donné un aperçu des incidences écologiques que pouvaient avoir les énergies renouvelables. Celles-ci se présentent sous la forme d'effluents gazeux et liquides, de déchets solides, d'émissions sonores, de l'emploi de matériaux à risques, de consommation d'espace, etc.
Les énergies renouvelables dont l'utilisation n'implique aucune transformation de matière, ou bien peu (énergie solaire, éolienne) et ayant donc moins de répercussions directes sur l'environnement, devraient être privilégiées.
L'exploitation des énergies renouvelables, lorsqu'elle est pratiquée de façon durable, s'intègre dans les cycles bioénergétiques naturels, si bien que même les processus de combustion et de fermentation (bois, paille, biogaz, alcool) n'induisent pas de nouvelle pollution par le gaz carbonique émis, celui-ci étant absorbé dans les mêmes proportions par la biomasse que l'on fait repousser, ce qui est loin d'être le cas si l'on brûle des combustibles fossiles. Ainsi, le recours à la biomasse permet de produire de l'énergie sans modifier le bilan de CO2 dans l'atmosphère.
Le renouvellement perpétuel de cette biomasse nécessite néanmoins des surfaces qui ne peuvent plus servir à d'autres usages (par ex. à la production alimentaire) sauf en cas d'utilisation mixte (systèmes agroforestiers), ce qui n'est pas le cas pour les combustibles fossiles.
La consommation d'espace est inévitable. En présence d'écosystèmes méritant d'être sauvegardés, on épargnera le site envisagé en en choisissant un autre.
Les risques d'accident auxquels sont exposées les personnes peuvent être limités si l'on veille à l'entretien et au contrôle réguliers des installations par des spécialistes ainsi qu'à une initiation satisfaisante du personnel servant.
Pour la plupart des sources d'énergies renouvelables, tout comme pour les énergies traditionnelles, on peut envisager soit une utilisation centralisée, à grande échelle, soit au contraire décentralisée, basée sur des unités plus modestes. Certaines sources d'énergie renouvelables pour lesquelles le potentiel énergétique est indépendant du site (énergie solaire, avec les photopiles et collecteurs, biogaz, énergie éolienne) s'insèrent très bien dans une stratégie d'approvisionnement en énergie décentralisé avec développement régional et développement du milieu rural et villageois, dans la mesure où il n'y a pas ou peu de frais de transport. Il est possible ainsi de réduire les pertes d'énergie liées au transport et d'éviter en partie les problèmes écologiques secondaires que présentent les répercussions socio-économiques d'une stratégie de développement centralisé (urbanisation et exode rural avec leurs conséquences). A ce sujet, on se reportera également aux dossiers "Aménagement du territoire et planification régionale", "Planification du secteur énergétique" et "Planification de la localisation des activités industrielles et commerciales".
6. Bibliographie
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Industrie et artisanat
44. Engrais azotés (matières premières, production d'ammoniac et d'urée)
1. Présentation du domaine d'intervention
Actuellement les besoins mondiaux en engrais azotés synthétiques se montent à env. 80 millions de tonnes par an. Il n'y a pratiquement qu'un seul produit qui fournisse l'azote nécessaire à la production de ces engrais: l'ammoniac - formule chimique NH3 -, que l'on reconnaît à son odeur âcre, gazeux dans les conditions ambiantes habituelles et liquide à -33°C sous pression atmosphérique.
La production d'ammoniac à grande échelle, à partir de l'azote de l'air et de l'hydrogène par synthèse catalytique, a débuté en 1913.
L'hydrogène nécessaire est obtenu par conversion d'hydrocarbures naturels et de vapeur d'eau à des températures relativement élevées
CnHm + 2nH2O = (m/2 + 2n) H2 + nCO2 (réaction endothermique)
Les matières premières suivantes sont utilisées pour la production d'ammoniac de synthèse:
- Houille- Lignite- Tourbe- Résidus d'hydrocarbures à haut point d'ébullition- Essence légère- Gaz naturel et autres gaz
Pour des raisons économiques, la décomposition électrolytique de l'eau pour l'obtention de l'hydrogène servant à la synthèse de l'ammoniac ne joue qu'un rôle limité.
Dans tous les cas, le gaz de synthèse obtenu est transformé directement en ammoniac.
3H2 + N2 = 2NH3
L'ammoniac sous forme de gaz liquéfié ne convenant pas toujours à la fumure directe, qui est d'ailleurs liée à la mise en oeuvre de moyens considérables, le produit est transformé en partie ou entièrement en urée ou autres engrais azotés sur place. Seules quelques rares installations produisent exclusivement pour l'exportation.
Le présent dossier traite uniquement de la production synthétique d'urée à partir d'ammoniac et de dioxyde de carbone (CO2) récupéré comme sous-produit du fractionnement des hydrocarbures.
Aujourd'hui, les capacités de production des installations courantes se situent dans une plage de 400 à 2000 t par jour pour le NH3 et de 600 à 3000 t par jour pour l'urée.
L'implantation des usines ne répond pas à des critères particuliers, elle peut s'orienter aussi bien aux sites de production des matières qu'aux centres de consommation ou aux moyens de transport.
L'impact écologique des installations de production englobe toute une série de facteurs: effluents gazeux, eaux usées, pollution thermique, poussières, résidus solides, ainsi que les nuisances liées au bruit, aux voies de transport, à l'emprise des installations sur le terrain et aux effets de l'industrialisation en général.
Les aspects bruit, transports, consommation d'espace et les autres phénomènes liés à l'industrialisation se seront pas abordés dans ce dossier; pour ces questions particulières, on se reportera utilement au dossier "Planification de la localisation des activités industrielles et commerciales".
L'exposé qui suit énumère les produits auxiliaires, intermédiaires, les sous-produits et déchets ou résidus liés au processus de production et indique les mesures à prendre pour éviter les influences néfastes sur l'environnement, pour respecter les valeurs limites prescrites et pour éliminer les déchets de façon réglementaire.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Synthèse d'ammoniac gazeux
2.1.1 Synthèse d'ammoniac gazeux à partir d'hydrocarbures légers
Le reformage catalytique à la vapeur (steamreforming) d'hydrocarbures légers tels le gaz naturel, le gaz associé, le GPL, l'essence légère et autres gaz contenant du H2 et des hydrocarbures, tels les gaz de cokerie et de raffinerie, constitue aujourd'hui un procédé très répandu en raison de sa rentabilité.
Environ 80% des installations de synthèse d'ammoniac fonctionnent selon ce procédé fortement endothermique qui, dans le cas de la conversion de méthane, peut se représenter par la réaction chimique suivante:
CH4 + 1,39 H2O + 1,45 AIR = CO2 + 2,26 (H3 + N)
Dans une première étape, les hydrocarbures légers sont soumis à une transformation catalytique à l'aide de vapeur d'eau, à des températures comprises entre 750°C et 800°C et apport de chaleur (reformage primaire). Dans une deuxième étape, autogène, la conversion s'effectue en présence d'air par une température d'env. 1000°C (reformage secondaire) et selon les conditions d'équilibre définies par la pression et la température, la réaction fournit un mélange de H2, CO, CO2, N, CH4 ainsi que des traces d'argon. L'air utilisé pour la conversion autogène dans le reformeur secondaire assure l'apport dans le système de l'azote nécessaire à la synthèse de l'ammoniac. L'oxyde de carbone (CO) qui se forme subit ensuite une conversion catalytique en présence de vapeur à des températures de 300°C à 450°C (procédé biétagé en général) pour donner H2 et CO2.
INCLUDEPICTURE "http://payson.tulane.edu:8081/collect/tulane/archives/HASHd890/039069a9/df7be015/ee.dir/p363.gif" \* MERGEFORMATINET
Production d'amoniac à partir d'hydrocarbures légers
Avant la transformation catalytique, il est indispensable d'éliminer le soufre, le chlore et les autres composés qui empoisonnent les catalyseurs. On utilise à cet effet un procédé d'épuration des gaz mono- ou multiétagé.
La conversion en hydrogène du monoxyde de carbone contenu dans les gaz est suivie de la séparation du gaz carbonique, obtenue par des lavages chimiques ou mécaniques qui permettent simultanément de produire un flux de CO2 convenant pour la synthèse de l'urée.
Le degré de pureté requis pour le mélange H2/N entrant dans la synthèse de l'ammoniac est atteint grâce à une épuration fine en aval de l'élimination du CO2.
Dans la plupart des installations, ce sont les matières premières entrant dans le procédé qui servent au chauffage du reformeur primaire.
Grâce à une exploitation intensive des calories produites, presque tous les procédés liés à la synthèse d'ammoniac peuvent fonctionner de façon autonome, c'est-à-dire que seule la mise en route nécessite de la vapeur d'origine externe ou produite par une chaudière d'appoint. Les besoins en énergie d'installations modernes autonomes ne dépassent guère 29 GJ/t de NH3.
·ð Flux de déchets, polluants et mesures de protection:
(a) Effluents gazeux
- Dioxyde de carbone (CO2):
Concentré à env. 98,5 vol%, il est employé entièrement ou en partie comme matière première pour la synthèse de l'urée et peut être émis dans l'atmosphère sans traitement préliminaire, puisque les impuretés qu'il contient se limitent pratiquement à H2, N2 et CH4.
- Les gaz de fumées du reformeur primaire et des chaudières à vapeur:
Si le combustible utilisé contient trop de soufre, il doit subir un traitement d'épuration afin que soient respectées les valeurs de SO2 admissibles dans les gaz de fumées. Pour le reformeur primaire, il est possible de prendre des mesures en vue d'abaisser les émissions de NOx. Les gaz de fumées sont rejetés dans l'atmosphère par les cheminées. Ils doivent dans ce cas respecter les valeurs limites admissibles, par ex. celles définies par les Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft applicables en Allemagne.
- Autres effluents:
Tous les autres effluents produits par les installations renferment des composants combustibles qui permettent d'alimenter le système de chauffage aux gaz de l'installation. En cas d'incident, les gaz de procédé (H2, CH4, CO, CO2, NH3, N2, vapeur d'eau) doivent être brûlés temporairement dans une torchère, de sorte que seuls les gaz de fumées soient rejetés dans l'atmosphère.
(b) Eaux usées:
- Condensat de procédé:
En règle générale, ces eaux sont traitées et employées à l'alimentation des chaudières.
- Eau de purge des générateurs de vapeur:
Ne contient pas de substances toxiques et peut être évacuée sans traitement ou dirigée vers le circuit d'eau de refroidissement.
- Eau de purge des circuits de refroidissement:
Selon le degré d'encrassement, la teneur en inhibiteurs de corrosion, en produits anti-tartre et en biocides, il faudra prévoir un traitement d'épuration avant l'évacuation.
- Eaux usées des installations de déminéralisation de l'eau d'alimentation des chaudières:
Les eaux usées ainsi produites peuvent être évacuées après neutralisation.
- Lessives résiduaires du lavage de CO2:
Dans des conditions de fonctionnement normal, les laveurs ne génèrent pas de flux de déchets. Les eaux de rinçage sont à traiter de la même façon que les eaux usées des installations de déminéralisation ou des circuits d'eau de refroidissement.
(Pour les eaux usées en général, voir également dossier "Assainissement").
(c) Résidus solides
- Boues:
Les résidus boueux recueillis à l'épuration des circuits de refroidissement devront faire l'objet d'une mise en décharge appropriée à leur nature.
- Catalyseurs épuisés et produits d'épuration:
Selon l'usage prévu et le mode de fonctionnement des installations, la durée de vie des catalyseurs employés dans les installations de production d'ammoniac varie entre 2 et 8 ans. Les catalyseurs dont l'activité est devenue insuffisante sont remplacés. La plupart des catalyseurs renferment des quantités notables d'oxydes et de sulfures des métaux lourds CO, Ni, Mo, Cu, Zn, Fe, non solubles dans l'eau, tandis que les produits d'élimination du soufre, une fois épuisés, consistent simplement en oxydes et sulfures hydrosolubles, de Zn ou Fe et les produits d'élimination du chlore en NaCl/Na2O et Al2O3. Les déchets retournent en partie chez le fabricant en vue d'un retraitement ou sont récupérés par des usines métallurgiques en vue du recyclage des métaux. A défaut, il faudra prévoir une mise en décharge réglementaire en fonction de la composition des produits. Dans le cas du catalyseur de conversion HT contenant du Cr hydrosoluble, on veillera par ex. à empêcher toute contamination de cours d'eau ou de sols cultivés.
(Pour les questions générales relatives aux déchets, voir également les dossiers "Elimination des déchets" et "Elimination des déchets dangereux")
2.1.2 Synthèse d'ammoniac à partir d'huiles lourdes résiduelles
Pour la sauvegarde de l'environnement, les résidus du raffinage du pétrole contenant du soufre et des métaux lourds ne devraient plus être incinérés directement. Ils peuvent en revanche être employés efficacement à la production d'ammoniac de synthèse.
Ces résidus sont gazéifiés par oxydation partielle au moyen de l'oxygène fourni par les installations de décomposition de l'air qui produisent également l'azote nécessaire à la synthèse de l'ammoniac. La réaction globale est la suivante:
CnHm + n/2 O2 = n CO + m/2 H2
Une nouvelle conversion avec de la vapeur d'eau, et la séparation des impuretés telles H2S, COS, CNS, HCN, la suie et les résidus métalliques provenant des matières ou résultant des procédés appliqués permet finalement d'obtenir l'hydrogène nécessaire à la synthèse de l'ammoniac.
L'ensemble du processus consommant de grandes quantités d'énergie, on prévoira une exploitation intensive des calories dégagées et la valorisation interne de tous les sous-produits et résidus résultant des opérations de conversion.
INCLUDEPICTURE "http://payson.tulane.edu:8081/collect/tulane/archives/HASHd890/039069a9/df7be015/ee.dir/p367.gif" \* MERGEFORMATINET
Production d'ammoniac à partir d'huile lourde résiduelle
·ð Flux de déchets, polluants et mesures de protection
Du fait de la matière première utilisée et des méthodes de gazéification et d'épuration mises en oeuvre, ce procédé génère non seulement des résidus solides tels des cendres et des sels, mais également des sous-produits et déchets liquides et gazeux.
Il existe de nombreux procédés permettant de traiter les flux de déchets et d'éliminer les polluants, de sorte que de telles installations peuvent même fonctionner en conformité avec les réglementations sévères de la RFA en matière d'environnement. D'une façon générale, on appliquera les observations faites au point 2.1.1 pour le traitement des effluents gazeux, des eaux usées et des résidus solides.
Résidus spécifiques à l'ammoniac fabriqué à partir d'huiles lourdes résiduelles
- Du H2S comme produit de conversion du soufre contenu dans les matières premières. On en fait du soufre élémentaire par application du procédé Claus, offrant un rendement de 98% (il est même possible d'atteindre un taux de 99% par des étapes de traitement complémentaires) ou encore de l'acide sulfurique par catalyse humide, permettant également d'atteindre un rendement de 98%.
- Des eaux de procédé, chargées des métaux contenus dans les matières premières, par ex. Ni, V, Co, etc. et de composés hydrosolubles tels H2S, CNS, HCN, As, NH3, Cl, et MeOH, formés lors du procédé de gazéification à partir des autres éléments de la matière première. Ces eaux usées doivent être épurées par des processus appropriés et par biodégradation avant d'être déversées dans des cours d'eau. Dans la plupart des cas, il faut prévoir une étape de séparation des métaux. Les résidus de métaux lourds ainsi recueillis devront être évacués vers des décharges spéciales ou traités dans des usines en vue de leur récupération.
2.1.3 Production d'ammoniac de synthèse à partir de combustibles solides
L'oxydation partielle de houille, lignite, coke, tourbe, etc. à l'aide de l'oxygène fourni par une installation de décomposition de l'air (produisant également l'azote nécessaire à la synthèse de l'ammoniac), en présence de vapeur d'eau et à des températures supérieures à 1200°C, permet d'obtenir un gaz brut constitué de H2, CO, CO2 et CH4.
Tout comme pour l'oxydation partielle d'hydrocarbures liquides (point 2.1.2), les impuretés contenues dans le gaz brut sont dues essentiellement à la composition de la matière première et aux conditions de production (pression et température). Le soufre se présente presque exclusivement sous la forme H2S. Au cours des étapes d'épuration et de conditionnement suivantes, qui correspondent en principe aux procédés appliqués au retraitement des huiles lourdes résiduelles (point 2.1.2.), on extrait l'hydrogène pur qui, combiné à l'azote récupéré par décomposition de l'air, servira à la synthèse de l'ammoniac.
Pour la gazéification industrielle de solides, on fait aujourd'hui couramment appel aux procédés suivants:
- lit fixe (gazéifieur Lurgi)- lit fluidisé (gazéifieur Winkler)- lit entraîné (procédés Koppens-Tokek et Texaco)
En amont de la gazéification, on retrouve toujours les installations de déchargement et de stockage des arrivages de combustible ainsi que les étapes de conditionnement préparant les produits aux différents procédés de gazéification.
L'ensemble du processus consommant de grandes quantités d'énergie, on s'efforcera toujours d'exploiter au maximum les possibilités de récupération des calories.
·ð Flux de déchets, polluants et mesures de protection
Tous les procédés mis en oeuvre produisent non seulement des résidus solides comme de la cendre, des scories et des sels, mais aussi des sous-produits et déchets liquides et gazeux, dont les quantités et la nature sont déterminées par la composition des matières premières, les procédés de gazéification et d'épuration des gaz.
Il existe de nombreux procédés permettant de valoriser les flux de déchets et d'éliminer les polluants, de sorte qu'une installation moderne de gazéification de combustibles peut fonctionner en conformité avec les réglementations sévères de la RFA en matière d'approvisionnement en énergie.
D'une façon générale, on appliquera les observations faites aux points 2.1.1 et 2.1.2 pour le traitement des effluents gazeux, des eaux usées et des résidus solides.
INCLUDEPICTURE "http://payson.tulane.edu:8081/collect/tulane/archives/HASHd890/039069a9/df7be015/ee.dir/p370.gif" \* MERGEFORMATINET
Production d'ammoniac à partir de combustibles solides
Il convient de signaler par ailleurs:
- Les poussières, engendrées par le transport, le stockage et la préparation des combustibles. Ce problème peut être maîtrisé sans difficultés majeures par les mêmes méthodes que celles employés habituellement dans les centrales à charbon, où elles ont déjà fait leurs preuves.
- Les eaux d'infiltration provenant de l'entreposage des combustibles. Le cas échéant, des mesures de drainage et/ou la protection des nappes souterraines par une couche imperméable d'argile permettront d'éviter les répercussions néfastes sur l'environnement.
- Les eaux usées chargées d'ammoniac, de phénol, de cyanures et de goudron, qui résultent de certains procédés. Ici aussi, il existe des méthodes permettant de séparer ces impuretés et de récupérer chacune des substances.
- Les cendres et/ou les scories issues des gazéifieurs. On vérifiera dans chaque cas particulier quelles sont les possibilités de valorisation (par ex. dans le secteur du bâtiment) ou de mise en décharge envisageables.
2.1.4 Electrolyse de l'eau et décomposition de l'air
Comme matière première, on emploie de l'eau entièrement déminéralisée produite par des échangeurs d'ions et des lits filtrants multicouches. L'électrolyse consommant énormément de courant, cette méthode n'est retenue que lorsqu'on dispose d'énergie excédentaire bon marché ou lorsque les autres matières premières font défaut. L'azote nécessaire à la synthèse de l'ammoniac est obtenu par décomposition de l'air. A partir de l'électrolyse, on peut récupérer de l'oxygène d'un haut degré de pureté, convenant à de nombreux usages techniques, tandis que la décomposition de l'air n'engendre que des effluents gazeux enrichis en oxygène, qui sont en général reconduits à l'atmosphère.
·ð Flux de déchets
Les déchets produits en continu se limitent aux eaux usées de l'installation de déminéralisation et aux eaux de purge du circuit d'eau de refroidissement, qu'on traitera conformément aux indications du point 2.1.1. Le métal précieux employé comme catalyseur pour l'élimination de l'oxygène résiduel du gaz de synthèse n'est remplacé qu'à intervalle de plusieurs années et peut être retourné au fabricant en vue d'un retraitement.
INCLUDEPICTURE "http://payson.tulane.edu:8081/collect/tulane/archives/HASHd890/039069a9/df7be015/ee.dir/p372.gif" \* MERGEFORMATINET
Production d'ammoniac à partir de l'electrolyse de l'eau
2.2. synthèse et stockage de l'ammoniac
La conversion catalytique d'hydrogène et d'azote d'un haut degré de pureté qui fournit l'ammoniac est une réaction exothermique s'effectuant à des pressions supérieures à 100 bar et à des températures de 350°C à 550°C.
3 H2 + N2 = 2 NH3
Selon les proportions des produits mis en présence, la conversion est plus ou moins complète. L'ammoniac qui se forme est condensé par refroidissement (air, eau de refroidissement, froid) et évacué sous forme liquide. Les gaz non convertis sont recirculés. Ceci amène un enrichissement en composants inertes (CH4, Ar, He) qui doivent être extraits du processus par rinçage continu dans un flux de gaz. En combinaison avec les gaz de détente de l'ammoniac produit, le flux de gaz de rinçage peut être employé au chauffage de l'installation de production de gaz synthétique, les éléments NH3, H2, N2 et Ar pouvant être séparés auparavant dans une installation de récupération.
L'ammoniac liquide est soit envoyé directement aux installations de traitement consécutives, soit stocké en citerne. Le stockage peut se faire sous pression à la température ambiante ou à une température légèrement plus faible, ou encore à la pression atmosphérique par des températures d'environ -33°C.
·ð Flux de déchets, polluants et mesures de protection
Il n'y a aucune émission de polluants au cours du fonctionnement normal de l'installation. Les effluents gazeux produits en continu sont traités au sein du système ou par l'installation de production de gaz de synthèse.
L'élimination du catalyseur constitué de fer additionné de faibles quantités de Al2O3, K2O, MgO, CaO et SiO2, qui doit se faire à intervalles de 5 à 10 ans, ne pose pas de problèmes (par ex. métallurgie, construction de routes).
Les vapeurs d'ammoniac étant fortement irritantes et le liquide lui-même provoquant des brûlures et des gelures, il faudra prévoir des mesures de sécurité pour les cas d'accidents - notamment en ce qui concerne le stockage - par ex. citerne à doubles parois, bassins permettant de recueillir les fuites éventuelles et rideaux d'eau.
2.3 Synthèse et granulation de l'urée
L'urée est produite à partir d'ammoniac et de dioxyde de carbone, sous-produit de l'ammoniac synthétique, fabriqué à partir d'hydrocarbures. Il s'agit d'un procédé se déroulant en deux étapes sous une pression de 140 à 250 bar.
1ère étape: Synthèse de carbamate d'ammonium (réaction exothermique)
2 NH3 + CO2 = NH2 - CO - ONH4
2ème étape: Décomposition thermique du carbamate en urée (réaction endothermique)
NH2 - CO - ONH4 = CO (NH2)2 + H2O
L'urée obtenue se présente sous forme de solution aqueuse d'une concentration d'env. 70 à 80% que l'on transforme par évaporation sous vide de l'eau en une masse se prêtant au pompage (urée fondue).
La transformation suivante donne un engrais granulé. Elle consiste soit en un prillage, procédé où les gouttelettes d'urée se solidifient dans un courant d'air ascendant lors de leur chute à l'intérieur de la tour de prillage, soit en une granulation de l'urée fondue sur des disques rotatifs ou autres dispositifs à refroidissement ou par le procédé en lit fluidisé.
Les granulés sont en partie directement ensachés et/ou entreposés en vrac dans des halls.
·ð Flux de déchets, polluants et mesures de protection
(a) Effluents gazeux:
- Les effluents gazeux de la synthèse ne contiennent que du CO2 et de l'air ainsi que des traces des gaz H2, CH4 et Ar dissous dans l'ammoniac, puisqu'ils doivent tous subir un lavage avant leur émission à l'atmosphère.
- Les effluents gazeux des tours de prillage ou des installations de granulation entraînent toujours une certaine quantité de poussières d'urée qui devra subir un filtrage afin de limiter les rejets et d'éviter ainsi des apports trop importants d'engrais dans les sols au voisinage des usines, pouvant également entraîner une pollution des cours d'eau.
(b) Eaux usées:
- Les eaux usées proviennent essentiellement des lavages de gaz et sont chargées de NH3, de CO2 et d'urée. L'ensemble des eaux usées est traité au sein du procédé afin de limiter autant que possible les besoins en eau d'appoint et de minimiser les pertes en matières premières et en produit. Les quantités restant à évacuer peuvent être épurées facilement par voie biologique.
(c) Résidus solides:
- Les résidus du dépoussiérage des effluents gazeux, constitués presque exclusivement du produit élaboré dans les installations sont réintroduits dans le processus.
INCLUDEPICTURE "http://payson.tulane.edu:8081/collect/tulane/archives/HASHd890/039069a9/df7be015/ee.dir/p375.gif" \* MERGEFORMATINET
Production et granulation de l'urée
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
Les installations de production d'engrais décrites dans le présent dossier ont des effets sur l'air, les cours d'eau et les sols et sont également responsables de nuisances sonores. Toutefois, n'importe quelle installation peut en principe fonctionner selon des procédés permettant de limiter les influences néfastes sur l'environnement.
En Allemagne, les réglementations relatives à la qualité de l'air sont regroupées pour l'essentiel dans les Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft. Les seuils limites d'émission pour les différents types d'installations et de polluants sont définis par le texte législatif du 27/02/1986 "Allgemeine Verwaltungsvorschriften zum Bundesimmissionsschutzgesetz". Ce texte comprend en outre une série de Instructions du VDI (Verein Deutscher Ingenieure, Association d'ingénieurs allemands) relatives aux techniques de process, d'épuration des gaz et de mesure des émissions dont il faut tenir compte. D'autres pays ont fixé des réglementations analogues, notamment la Suisse avec une ordonnance sur la préservation de la qualité de l'air et les Etats-Unis où sont appliquées les prescriptions du "Clear Air Act".
Dans les pays ne disposant pas d'une réglementation propre, on se réfère fréquemment aux principes des Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" ou à d'autres réglementations étrangères pour la planification de projets.
Dans ces installations, le principal responsable de la pollution de l'air est l'anhydride sulfureux - SO2 - contenu dans les effluents gazeux. Dans le cadre de la production de soufre, les Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft fixent le taux limite d'émission de 0,5% à 3% suivant la taille des installations. Parmi les procédés d'épuration existants, certains ne permettent pas de respecter ces valeurs, mais sont néanmoins employés lorsque la réglementation en vigueur est moins sévère.
Pour ce qui est de la catalyse par voie humide utilisée pour la production d'acide sulfurique, le taux de conversion minimum à respecter se situe à 97,5%. Les émissions d'anhydride sulfurique ne doivent pas dépasser 60 mg/m3 pour un flux constant et 120 mg/m3 pour des émissions intermittentes.
Quant aux émissions de NOx dans les gaz de fumées des foyers - fours tubulaires, générateurs de vapeur, réchauffeurs de démarrage - les Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft prescrivent des seuils limites qui peuvent être respectés sans autres difficultés.
Les émissions de poussière des installations de production d'urée sont limitées à 50 mg/m3. La teneur des effluents gazeux en ammoniac libre est limitée à 35 mg/m3. Les charges de poussière sont mesurées par gravimétrie au moyen d'appareils à tête filtrante. Les quantités d'ammoniac libre sont déterminées par titrimétrie.
Le choix du procédé de traitement des eaux usées se fait en fonction de la réglementation locale. En Allemagne, on applique la loi sur la gestion des eaux (Wasserhaushaltsgesetz) avec les prescriptions administratives correspondantes relatives aux exigences minimums pour le rejet d'eaux usées dans des cours d'eau. Dans le cas des installations de production d'engrais, il est possible de respecter la prescription correspondante n° 44.
Dans les cas extrêmes où le traitement d'épuration permet d'éliminer entièrement les eaux usées, on n'a alors plus que soit des résidus d'incinération qui doivent être mis sur des décharges spéciales aménagées de façon à éviter les risques de lessivage, soit des solutions résiduelles concentrées à entreposer définitivement dans des trous de forage profonds.
Les catalyseurs épuisés et les résidus de produits d'épuration à récupérer tous les 2 ans tout au plus représentent des quantités négligeables, qui sont d'ailleurs recyclées par les usines métallurgiques ou évacuées à titre de déchets spéciaux.
Pour ce qui est des cendres et des scories restant des combustibles solides ayant servi à la production d'ammoniac, on vérifiera au cas par cas les possibilités de valorisation ou la nécessité d'une mise en décharge.
Les Instructions Techniques "TA-Lärm" concernent, elles, la lutte contre les nuisances sonores. Elles fixent des seuils limites pour ces nuisances, échelonnés en fonction des sites et de leur affectation, ainsi que des heures de la journée et de la nuit. Le niveau global d'émergence est déterminant. Les mesures de lutte contre le bruit sont à prévoir dès la planification d'unités de production, d'autant plus qu'elles reviennent très chères lorsqu'elles doivent être réalisées après coup. Le site d'implantation devra donc être choisi de façon à respecter une distance convenable jusqu'aux prochaines habitations ou exploitations, et on empêchera par la suite tout rapprochement par extension des agglomérations.
En ce qui concerne les conditions de travail du personnel, la concentration en polluants et les nuisances sonores sur le lieu de travail ainsi que la sécurité du travail en général sont réglementées en Allemagne par la TRgA900 avec les valeurs MAK et TRK, par l'ordonnance sur les établissements professionnels et la conception des postes de travail ainsi que par les prescriptions des associations professionnelles pour la prévention des accidents. Il existe des réglementations analogues dans d'autres pays, par ex. les normes sanitaires pour établissements industriels (SN 245-71) en vigueur en URSS.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Etant donné l'importance des besoins en énergie et en matières premières, les installations de production d'ammoniac et d'urée s'établissent habituellement à proximité des sources de matières premières ou des voies de communication. On peut citer notamment les installations d'extraction du pétrole et du gaz naturel, les raffineries, les terminaux de gazoducs ou oléoducs, les centres de stockage de gaz naturel liquéfié, les mines de charbon, les centrales thermiques, les cokeries, ou encore les centrales hydrauliques produisant un important excédent d'électricité (pour l'électrolyse de l'eau).
La proximité d'autres établissements de production d'engrais comme les engrais NP ou NPK est également profitable.
En revanche, les implantations axées uniquement sur les centres le consommation ne présentent pas un grand intérêt si elles n'offrent pas simultanément des avantages du point de vue de l'approvisionnement en matières premières ou en énergie (ports, centrales électriques, etc.).
5. Appréciation récapitulative des effets sur l'environnement
Les installations de production d'ammoniac et d'urée sont génératrices de sous-produits gazeux, de résidus, d'eaux usées, de chaleur, et de catalyseurs épuisés, ainsi que de bruit et autres effets sur l'environnement liés généralement aux activités industrielles.
La production d'ammoniac synthétique consommant de grandes quantités d'énergie, à savoir env. 29 GJ/t de NH3 dans les installations modernes fonctionnant au gaz naturel et jusqu'à plus de 70 GJ/t de NH3 dans les installations utilisant du charbon comme combustible, on peut comparer les répercussions écologiques de ce type d'activité avec celles de centrales électriques (cf. dossier sur les centrales thermiques traditionnelles).
Les méthodes modernes d'épuration des gaz et des eaux permettent de répondre aux réglementations écologiques les plus sévères. Le gaz naturel est la matière première la moins exigeante à cet égard, tandis que le charbon - en raison de sa composition complexe - nécessite la mise en oeuvre de techniques plus élaborées. Pour la production d'urée sous forme de granulés, on veillera avant tout à une technique de dépoussiérage efficace. Il importe également de disposer d'une installation adéquate pour le traitement des eaux usées ainsi que de possibilités de mise en décharge compatibles avec les impératifs de l'environnement.
Dans les zones de concentration industrielle, il peut s'avérer nécessaire d'installer des systèmes de refroidissement d'air ou des réfrigérants atmosphériques secs pour éviter les nuisances dues à l'évacuation des calories par un circuit d'eau de refroidissement (réchauffement des eaux mises à contribution).
On assurera la participation des populations concernées à la planification d'un projet de ce genre. Par ailleurs, les personnes habitant dans la zone d'implantation du projet devront pouvoir avoir accès à des soins médicaux.
Dans le cas de projets nouveaux dans des pays ne disposant pas d'un système de surveillance étatique, on retiendra les technologies convenant le mieux aux conditions particulières rencontrées.
Il importe avant tout de surveiller et d'entretenir systématiquement les installations, afin d'en garantir le bon fonctionnement - un aspect qui a vite tendance a être négligé. A cet effet, on nommera au sein de l'entreprise un responsable des questions d'environnement, qui aura les compétences requises. Ce responsable sera également chargé des mesures de formation et de perfectionnement du personnel en ce qui concerne les problèmes de l'environnement.
En résumé, nous pouvons affirmer que la production d'ammoniac et d'urée ne génère pratiquement pas de nuisances - si l'on fait abstraction de la chaleur dissipée et des impuretés contenues dans les matières premières -, à condition de prendre toutes les mesures qui s'imposent dans le cadre de la planification et de l'exploitation des installations.
6. Bibliographie
Allgemeine Verwaltungsvorschrift über genehmigungsbedürftige Anlage nach 16 der Gewerbeordnung - GewO; Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA-Lärm), 1968.
Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesezt - WHG), 1976
Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinrwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge, Bundes-Immissionsschutzgesetz - BlmSchG, 1985.
Katalog wassergefährdender Stoffe, publication du BMI, 1985.
Technische Regeln für brennbare Flüssigkeiten - TRbF
TRbF 100 Allgem. SicherheitsanforderungenTRbF 110 LägerTRbF 210 LägerTRbF 180 BetriebsvorschriftenTRbF 280 Betriebsvorschriften
1. Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft - TA-Luft - Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air), 1986.
1. Allgemeine Verwaltungsvorschrift (VwV) zur Störfall-Verordnung (1. Störfall-VwV), 1981.
2. Allgemeine Verwaltungsvorschrift zur Störfall-Verordnung (2. Störfall-VwV), 1982.
4. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlage - 4. BImSchV), 1985.
9. Verordnung der Bundesregierung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes, (Grundsätze des Genemigungsverfahrens - 9. BImSchV), 1980.
12. Verordnung der Bundesregierung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Störfall-Verordnung - 12. BImSchV), 1985.
13. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über Großfeuerungsanlagen - 13. BlmSchV), 1983
Verordnung über Anlagen zur Lagerung, Abfüllung und Beförderung brennbarer Flüssigkeiten zu Lande (Verordnung über brennbare Flüssigkeiten - VbF), 1982.
Verordnungen der Bundesländer über Anlagen zum Lagern, Abfüllen und Umschlagen wassergefährdender Stoffe - VAwS.
45. Engrais azotés (matières premières et produits finaux)
1. Présentation du domaine d'intervention
Parmi les engrais azotés proprement dits dont traite le présent dossier, on compte:
- le nitrate d'ammonium (abréviation anglaise AN)- le mélange nitrate d'ammonium-calcaire (abréviation anglaise CAN)- le sulfate d'ammonium (abréviation anglaise AS)- le nitrate de chaux (abréviation CS)- les solutions azotées (abréviation anglaise N-solutions)- le chlorure d'ammonium- le bicarbonate d'ammonium.
Les engrais azotés dont il est question ici sont fabriqués pour des usages agricoles et se présentent le plus souvent sous forme granulée ou prillée, à l'exception des solutions azotées. Ces dernières nécessitent le recours à des postes de mélange et de distribution.
Les matières premières nécessaires à la fabrication des engrais sont:
- l'ammoniac, traité dans le dossier "Engrais azotés - Matières premières, production d'ammoniac et d'urée"
- l'acide nitrique
- l'acide sulfurique
- l'urée
- le calcaire.
Les capacités des différentes installations varient considérablement, la limite supérieure se situant par ex. pour l'acide nitrique à 2000 t de HNO3 /jour, pour l'acide sulfurique à 3000 t H2SO4 / jour et pour l'ammonitrate et le mélange ammonitrate-calcaire à 2000 t/jour pour chaque tranche.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
Dans la plupart des cas, les effets sur l'environnement peuvent être réduits aux effluents gazeux pour peu que l'on mette en oeuvre les procédés modernes existants. Le problème des effluents aqueux peut généralement être résolu par un recyclage interne. Dans quelques rares cas, il est impossible d'éviter les déchets solides. La plupart des procédés sont à l'origine de nuisances sonores.
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Fabrication d'enfrais azotés
2.1 Production d'acide nitrique
La production à grande échelle d'acide nitrique est réalisée par combustion catalytique d'ammoniac, suivie de l'absorption dans de l'eau des oxydes d'azote formés au cours de l'oxydation. Les différents procédés employés se distinguent essentiellement par la pression appliquée en cours de combustion ou d'absorption et la récupération plus ou moins efficace des calories dégagées. L'acide qui devra servir à la préparation des engrais se présente sous forme de solution aqueuse composée de jusqu'à 60% de HNO3.
·ð Traitement/élimination des polluants
Le process ne produit pas d'effluents aqueux en continu. Lorsqu'on utilise de l'ammoniac liquide, c'est un effluent huileux qu'il faut recueillir de façon intermittente, selon la teneur en huile de l'ammoniac, pour le brûler dans des installations d'incinération adéquates. Les effluents gazeux consistent en un gaz contenant des oxydes d'azote (NO + NO2) provenant de la colonne d'absorption.
L'intensité de la couleur brune des fumées que l'on distingue à des kilomètres est fonction de la teneur en oxydes d'azote.
Tandis que dans les installations obsolètes, la teneur en NOx peut s'élever à plusieurs milliers de mg NO2/m3, les installations modernes sont conçues de façon à ne produire qu'env. 400 mg de NO2/m3. Pour éliminer complètement les oxydes d'azote, il existe encore d'autres méthodes telles que la combustion catalytique des gaz résiduaires avec de l'hydrogène, de l'ammoniac ou du méthane.
S'il n'est pas possible d'utiliser l'eau d'une rivière, d'un fleuve ou d'un lac pour le refroidissement, on se trouvera confronté au problème des eaux usées du circuit d'eau du réfrigérant atmosphérique, pour lesquelles la réglementation locale ne permet pas toujours le rejet direct en raison de leur forte concentration en sels et autres additifs. Le cas échéant, elles devront être épurées avec le flux d'eaux usées de l'usine. Les résidus séparés seront mis sur une décharge contrôlée ou pourront être incinérés s'ils ont subi une épuration biologique. Si le refroidissement est assuré par un cours d'eau, on tiendra compte des risques de pollution thermique; le cas échéant, on prévoira un refroidissement de l'eau avant son retour dans le cours d'eau récepteur.
2.2 Fabrication d'acide sulfurique
Aujourd'hui, la production en grand d'acide sulfurique est réalisée presque exclusivement selon le procédé de contact consistant à faire passer des gaz chargés d'anhydride sulfureux sur un catalyseur au vanadium. Les matières premières nécessaires, à savoir des gaz contenant de l'anhydride sulfureux, proviennent pour l'essentiel de:
- la combustion de soufre élémentaire- gaz de grillage du pyrite- gaz de grillage de minerais sulfurés (métaux non ferreux).
Une installation moderne de production d'acide sulfurique se caractérise par une exploitation optimale des calories dégagées par les réactions au cours des différentes étapes du procédé. Les excédents de vapeur sont en général employés à la production d'énergie. Dans certaines installations, on a même commencé à tirer profit de l'énergie produite par des basses températures dans les refroidisseurs à acide.
Le SO3 qui se forme par oxydation catalytique de SO2 est absorbé par de l'acide sulfurique à 98 - 99%, qui réagit avec de l'eau pour donner du H2SO4.
·ð Traitement/élimination des polluants
Le procédé employé pour la production d'acide sulfurique sur la base de la combustion de soufre ne génère pas d'effluents liquides.
Le gaz obtenu en fin d'opération contient du SO2 et du SO3.
Pour les installations de production d'acide sulfurique, les charges d'anhydride sulfurique dans les effluents gazeux émis sont limitées à 60 mg/m3 maximum. Par ailleurs, on s'efforcera de réduire encore plus les émissions par le recours au procédé "Peracidox", à un 5ème étage de catalyse ou des mesures analogues.
Lorsque le système est complété en amont par des installations de grillage, on recueille de faibles quantités d'acide sulfurique souillé sous forme d'acide de lavage. Si cet acide de lavage ne contient pas d'impuretés nocives, il peut être concentré par ex. en vue d'une utilisation dans des installations de production d'engrais. Si au contraire il comporte des impuretés nocives (provenant des matières premières employées) n'ayant pu être séparées dans les installations d'épuration des effluents gazeux prévues en amont, l'acide doit être neutralisé et les résidus mis en décharge.
Selon la composition des matières premières, les résidus de combustion peuvent éventuellement être récupérés par l'industrie de l'acier ou mis en décharge après leur passage éventuel dans un étage d'extraction permettant d'en retirer les éléments réutilisables par le processus. Pour ce qui est du problème de l'eau de refroidissement, on se reportera aux remarques du point 2.1.
En Allemagne, on utilise presque exclusivement du soufre liquide pur. Lorsque le soufre employé comporte de l'arsenic ou du sélénium, cas toutefois rares, il doit subir un traitement d'épuration. Les résidus de la filtration exigent une mise en décharge avec toutes les précautions qui s'imposent. Dans le cas de décharges à l'air libre, on veillera à empêcher toute infiltration dans les nappes souterraines de l'acide sulfurique résultant de l'oxydation du soufre au contact de l'atmosphère.
2.3 Production d'ammonitrate
L'urée mise à part, l'ammonitrate est l'engrais azoté simple utilisé le plus fréquemment dans le monde. La production repose essentiellement sur la neutralisation d'acide nitrique à 45 - 65% par de l'ammoniac.
Par ailleurs, l'ammonitrate constitue un sous-produit du procédé employé pour la fabrication d'engrais NP ou NPK, consistant à attaquer du phosphate brut au moyen d'acide nitrique. La neutralisation permet d'obtenir des solutions titrant 95 à 97% d'ammonitrate.
L'étape de transformation suivante, qui fournit finalement un produit commercialisable, est la granulation ou alors le prillage, qui requiert quant à lui une solution concentrée à 99,5%.
·ð Traitement/élimination des polluants
Dans la partie sèche de l'installation, de sérieux problèmes d'émissions peuvent surgir au niveau de la tour de prillage, le procédé de prillage nécessitant des volumes d'air relativement importants. L'épuration de cet air implique le recours à d'importants moyens techniques supplémentaires. Avec le temps, la poussière d'ammonitrate provoque le dépérissement de la végétation aux alentours de l'usine. Ces problèmes se maîtrisent bien plus facilement dans le cas des installations de granulation. Il est donc vivement recommandé de bien considérer cet aspect avant tout nouvel investissement pour pouvoir choisir en toute connaissance de cause le procédé à mettre en oeuvre.
Dans le cas de la granulation, les flux de gaz de procédé doivent être épurés dans des laveurs à voie humide efficaces avant d'être émis dans l'atmosphère. Pour la protection du personnel servant, on prévoira un système de dépoussiérage au sein de l'installation.
Les vapeurs émises aux postes de neutralisation et d'écaillage nécessitent également un lavage s'il est prévu de les rejeter à l'atmosphère. Il existe toutefois une meilleure solution, consistant en une condensation des vapeurs épurées au préalable. A l'issue de cette opération, on obtient des condensats chargés d'ammonitrate et d'ammoniac. Une partie du condensat peut servir comme eau de procédé pour une installation de production d'acide nitrique adjacente. La partie du condensat qui n'est que faiblement chargée en impuretés peut être envoyée vers un échangeur d'ions où elle est traitée de façon à pouvoir servir ensuite d'eau d'alimentation des chaudières.
2.4 Production du mélange d'ammonitrate et de calcaire
Tandis que l'ammonitrate dont il a été question au point 2.3 présente une teneur en N de 33,5 à 34,5%, la teneur en azote du mélange ammonitrate-calcaire oscille entre 20,5 et 28%. La réglementation européenne autorise une teneur en azote maximum de 28%. On obtient une réduction de la proportion en azote par addition de calcaire moulu. Hormis cet ajout de calcaire et le mélange avec de l'ammonitrate fondu avant le prillage ou la granulation, la production rejoint celle de l'ammonitrate. Les observations à propos des polluants et de leur inhibition seront donc les mêmes qu'au paragraphe 2.3. Il faudra néanmoins s'attendre à des nuisances sonores plus élevées, dues à la mouture du calcaire. Cette opération de mouture nécessite par ailleurs de puissantes installations de dépoussiérage, qui devraient permettre de limiter les émissions de poussière à moins de 50 mg/m3 à condition de disposer d'énergie électrique sans interruption et d'entretenir les installations conformément aux normes occidentales.
2.5 Sulfate d'ammonium
Du fait de la concurrence des engrais azotés à plus forte concentration, la consommation de sulfate d'ammonium, dont la teneur en N n'est que de 20,5%, est en constante régression. A l'échelle mondiale, il ne représente plus qu'environ 6% des engrais azotés employés. Le recul du sulfate d'ammonium est également dû à son effet d'acidification des sols, très prononcé.
Les principales méthodes de fabrication à grande échelle de cet engrais se basent sur:
- le gaz de cokerie ou le gaz de ville;
- l'ammoniac et l'acide sulfurique;
- la réalisation de synthèses organiques, par ex. celle permettant d'obtenir le caprolactame, qui fournissent le sulfate d'ammonium comme sous-produit de la réaction
- le gypse, en provenance de gisements naturels ou obtenu comme sous-produit d'autres procédés, par réaction avec de l'ammoniac et du gaz carbonique.
2.5.1 Obtention de sulfate d'ammonium à partir de gaz de cokerie ou de gaz de ville.
Lors de la distillation sèche tout comme de la gazéification sous pression, une partie de l'azote contenu dans le charbon est transformé en ammoniac. Cet ammoniac se retrouve par la suite dans le condensat aqueux à forte teneur en hydrocarbures produit lors du refroidissement du gaz. Le condensat contient par ailleurs du goudron, des phénols, de la pyridine, de l'hydrogène sulfuré, de l'acide cyanhydrique, etc., substances qui posent de sérieux problèmes lors de la récupération de l'ammoniac et de l'épuration des eaux usées. Après la séparation du goudron et l'élimination des phénols, les composants volatils du condensat gazeux sont évacués dans une colonne par soufflage de vapeur. Les vapeurs sortant du système d'évacuation sont lavées à l'acide sulfurique dans des cokeries. Le sulfate d'ammonium qui se forme par la neutralisation à l'ammoniac est séparé par centrifugation, lavé et séché. Les gaz acides restant après le lavage à l'acide sulfurique sont soit transformés en soufre dans une installation Claus, soit directement en acide sulfurique dans une installation de catalyse par voie humide. La combustion des vapeurs que l'on pourrait envisager pour des quantités limitées doit répondre aux prescriptions relatives à l'émission de soufre.
Les eaux usées, qui sont chargées de différents composés sulfurés, de phénol et d'autres composés organiques, doivent faire l'objet d'un traitement biologique.
·ð Traitement/élimination des polluants
Les problèmes qui surgissent au cours de la production d'ammoniac ont déjà été décrits au paragraphe précédent. Ils devraient faire l'objet d'une étude distincte dans le cadre des questions se rapportant au charbon. Les effluents gazeux libérés lors du séchage du sulfate d'ammonium doivent être dépoussiérés avant leur rejet dans l'atmosphère, à défaut de quoi ils peuvent entraîner une fertilisation excessive qui aurait des répercussions négatives sur la qualité des sols et de l'eau.
2.5.2 Obtention à partir d'ammoniac et d'acide sulfurique
La neutralisation et la cristallisation s'effectuent sous vide ou sous pression atmosphérique. Les cristaux de sulfate d'ammonium sont récupérés par centrifugation puis séchés.
·ð Traitement/élimination des polluants
Les vapeurs émises au cours de la réaction exothermique de l'acide sulfurique avec l'ammoniac et notamment l'ammoniac contenu dans les effluents gazeux (qui peut d'ailleurs provoquer des brûlures tant chez les personnes ayant été en contact avec le produit que parmi la faune et la flore) peuvent contenir des impuretés et devraient passer par un laveur avant d'être émises dans l'atmosphère.
Les gaz extraits de l'installation de séchage doivent subir un dépoussiérage avant d'être rejetés dans l'atmosphère.
2.5.3 Obtention comme sous-produit d'un autre procédé
A partir des effluents liquides de certains procédés organiques, par ex. la fabrication de caprolactame ou d'acrylonitrile, qui produisent une solution diluée de sulfate d'ammonium, il est possible de récupérer du sulfate d'ammonium sous forme de sels par écaillage, cristallisation, centrifugeage et séchage.
En ce qui concerne le traitement/l'élimination des polluants produits, voir point 2.5.2.
2.5.4 Obtention à partir de gypse, d'ammoniac et de CO2
Ici, les matières premières utilisées sont le gypse finement moulu ou l'anhydrite, ou encore le sulfate de calcium obtenu comme sous-produit par ex. de la production d'acide phosphorique. La conversion se fait sur la base d'ammoniac et de gaz carbonique. Le carbonate de calcium produit en cours de réaction est éliminé par filtration et la solution de sulfate d'ammonium est écaillée, cristallisée et finalement traitée comme décrit au paragraphe 2.5.3.
·ð Traitement/élimination des polluants
En principe, il faudra prendre les mêmes précautions que celles mentionnées sous 2.5.2. En cas de recours au gypse, il faut s'attendre en outre à des nuisances sonores engendrées par les installations de mouture. En ce qui concerne les poussières dégagées lors de la mouture, on interviendra de la même façon qu'au paragraphe 2.4.
2.6 Production de nitrate de chaux
Le nitrate de chaux s'obtient soit directement en faisant réagir de l'acide nitrique avec du calcaire, soit comme sous-produit du procédé de production de nitrophosphate.
Dans le cas de la méthode directe, le calcaire est mis en solution dans de l'acide nitrique dilué, puis granulé ou prillé après écaillage de la solution de nitrate de calcium diluée.
Dans le cas de la production de nitrophosphate, procédé basé sur l'attaque du phosphate brut par de l'acide nitrique, le nitrate de calcium est cristallisé par refroidissement, séparé, puis finalement soit granulé, soit prillé après un traitement adéquat.
·ð Traitement/élimination des polluants
Avec la méthode directe, le processus de dissolution dégage des gaz contenant des oxydes d'azote, qui doivent être captés et absorbés, en particulier pour la protection du personnel servant. Ces gaz provoquent en outre la corrosion des appareillages et des bâtiments.
Afin de limiter la charge polluante des vapeurs dégagées au cours de l'écaillage, on prendra toutes les mesures nécessaires lors de la conception des installations ou alors on prévoira un système de lavage approprié. Un étage d'épuration éventuel monté en aval de la mise en solution produit des effluents liquides pouvant servir dans d'autres installations (selon leur composition) ou devant être mis en décharge.
Les gaz chargés de poussière qui se dégagent au cours du processus de granulation ou de prillage doivent subir un dépoussiérage avant d'être émis dans l'atmosphère. Les solutions de lavage produites éventuellement par ces nettoyages doivent être concentrées et recirculées.
2.7 Production de solutions azotées
On emploie comme engrais azotés liquides:
- l'ammoniac anhydre,
- des solutions aqueuses d'ammoniac (par ex. à 25%),
- des solutions contenant de l'ammoniac libre en plus de l'ammonitrate ou de l'urée ou bien des deux,
- des solutions d'ammonitrate ou d'urée ou les deux.
C'est surtout aux Etats-Unis que l'on emploie directement l'ammoniac anhydre comme engrais. Le produit est introduit dans le sol par 15 à 25 cm de profondeur au moyen de dents injectrices.
Pour ce type d'application, il faut prévoir principalement des moyens de stockage, de transport et des dispositifs de transvasement. Pour toutes ces opérations, on se reportera aux mesures de sécurité mentionnées dans la première partie se rapportant à l'ammoniac.
Ces mesures de précaution s'appliquent également, sous une forme moins sévère, aux autres solutions azotées contenant de l'ammoniac libre.
Avant d'utiliser de l'ammoniac anhydre ou des solutions azotées contenant de l'ammoniac libre, il faudrait examiner l'effet à long terme de ces produits sur les micro-organismes du sol et sur la couche d'humus.
2.8 Production de chlorure d'ammonium
Ce sel, qui présente un dosage d'azote légèrement plus élevé que le sulfate d'ammonium, à savoir 26%, n'est pas employé en Allemagne comme engrais azoté simple. Les principaux pays utilisateurs sont la Chine, le Japon, l'Inde où ce sel est utilisé dans les rizières, car il permet d'éviter l'inconvénient du sulfate d'ammonium, qui se décompose en sulfures toxiques en cas de prolifération de moisissures sur le riz. Entre-temps, l'emploi du chlorure d'ammonium a connu une régression, car il mène à un excès de chlorures dans les sols en cas d'utilisation permanente.
La majeure partie du chlorure d'ammonium employé à la fertilisation du sol est produite dans des installations Solvay modifiées prévues pour la fabrication de carbonate de sodium (soude Solvay). A partir de la solution restant après séparation du bicarbonate de soude, on fait cristalliser le chlorure d'ammonium en plusieurs étapes consécutives. On renonce donc ici à la récupération habituelle de l'ammoniac avec production superflue de chlorure de calcium en obtenant à la place le chlorure d'ammonium comme sous-produit d'une autre fabrication.
·ð Effets sur l'environnement et mesures de protection
Dans la mesure où ces installations produisent le chlorure d'ammonium comme sous-produit du carbonate de sodium, on appliquera avant tout les mesures prévues pour ce type d'usine. En ce qui concerne les équipements supplémentaires requis pour la fabrication du chlorure d'ammonium, on prévoira des systèmes de dépoussiérage efficaces, surtout pour le traitement des gaz extraits des séchoirs.
2.9 Bicarbonate d'ammonium
Pour que la liste soit complète, il faut citer également le bicarbonate d'ammonium, un engrais azoté qui est toutefois exclusivement produit et utilisé en Chine. D'après les statistiques, sur les 11,1 millions de tonnes d'engrais produites en 1983 en Chine, 6,4 millions de tonnes sont arrivées sur le marché sous forme de bicarbonate d'ammonium. Cette évolution spécifique au marché chinois s'explique par la mise en place rapide de la production d'engrais azotés à partir des années 60, où sont apparues un grand nombre de petites unités produisant de l'ammoniac sur la base de la gazéification de charbon. Le sous-produit CO est employé directement à la neutralisation de l'ammoniac obtenu.
Pour les effets sur l'environnement et les mesures de protection requises, on se reportera au paragraphe traitant de la synthèse de l'ammoniac sur la base de la gazéification du charbon.
2.10 Transport, stockage et ensachage d'engrais sous forme solide
Les engrais étant hydrosolubles et présentant en partie une hygroscopicité élevée, ils doivent être stockés dans des magasins couverts et fermés de toutes parts, pour être expédiés à partir d'un poste d'ensachage et de chargement adjacent. Afin de limiter au maximum les dégagements de poussière, les postes de chargement, de déchargement et de transbordement devront être conçus de façon à assurer la meilleure étanchéité aux poussières possible. A l'instar des installations de production, il faudra prévoir aux points critiques ne pouvant faire l'objet d'un encoffrage un captage des effluents gazeux chargés de poussière, qui seront envoyés vers une installation de dépoussiérage.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
La réglementation générale applicable au domaine traité dans le présent dossier figure pour l'Allemagne dans le règlement administratif relatif à l'application de la loi fédérale de protection contre les nuisances (Bundes-Immissionsschutzgesetz - Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft TA-Luft (Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air).du 27/02/1986.
Pour la planification des centres de production d'engrais, ces textes sont souvent repris par les pays ne disposant pas d'une réglementation propre bien définie.
Dans les nouvelles installations de production d'acide nitrique, les émissions de NOx sont dorénavant limitées à 0,45 mg/m3, données en anhydride sulfureux. Par ailleurs, les rejets à l'atmosphère ne sont autorisés qu'à condition que les panaches soient incolores. La détermination de l'oxyde d'azote en présence s'effectue par titrimétrie ou photométrie.
Pour les installations produisant de l'acide sulfurique, les émissions d'anhydride sulfurique dans les gaz extraits en continu sont limitées à 60 mg/m3. En ce qui concerne la teneur en anhydride sulfureux du gaz résiduaire, la réglementation impose des taux de conversion minimum. Dans le cas du procédé à contact double, ce taux doit atteindre au moins 99,6% pour un volume d'anhydride sulfureux d'au moins 8% dans le gaz non épuré et pour des conditions invariables. Les émissions peuvent en outre être réduites par application du procédé "Peracidox", par installation d'un cinquième étage d'épuration ou par des mesures analogues. La détermination des émissions d'anhydride sulfureux se fait par iodométrie, titrimétrie, gravimétrie ou colorimétrie. Pour les mesures en continu, il existe des analyseurs enregistreurs à principe optique exploitant l'absorption du rayonnement dans le domaine spectral de l'infrarouge ou de l'ultraviolet ou encore de la conductibilité électrique de l'anhydride sulfureux.
Pour la production d'engrais, l'émission de poussières due aux installations de granulation et de séchage d'engrais composés comportant plus de 50% d'ammonitrate ou plus de 10% de sulfates est limitée à 75 mg/m3 maximum. Dans cette catégorie figurent donc les engrais suivants: les ammonitrates, le mélange d'ammonitrate et de calcaire, le sulfate d'ammonium. Dans le cas d'autres engrais, les émissions de poussière sont limitées à 50 mg/m3. En ce qui concerne la teneur maximale en ammoniac libre dans les effluents gazeux, les prescriptions relatives à la mise en place de nouvelles installations prévoient 35 mg/m3. La détermination des quantités de poussière émises s'obtient par gravimétrie à l'aide d'appareils à tête filtrante. Pour la fiabilité des mesures et donc le respect des prescriptions réglementaires, il est essentiel de bien maîtriser la technique de prélèvement d'échantillons et d'en appliquer rigoureusement les principes. La détermination des quantités d'ammoniac libre s'effectue par titrimétrie.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Parmi les usines d'engrais qui sont construites de nos jours, nombreuses sont celles qui ne se contentent plus de fabriquer des produits basés uniquement sur le complexe azoté, mais qui produisent également des engrais de type NP et NPK. L'acide sulfurique produit dans ces installations est mis à profit pour la production d'acide phosphorique. L'acide phosphorique est ensuite neutralisé par de l'ammoniac pour donner des phosphates d'ammonium, qui sont transformés en DAP ou engrais NPK granulés, ces derniers après ajout de sels de calcium ou d'oligo-éléments en cas de besoin. Cette association de différentes filières se traduit par une plus grande flexibilité quant aux types d'engrais à produire. Par ailleurs, on peut ainsi prévoir de plus grandes capacités pour les différentes installations, comprenant également la synthèse de l'ammoniac en amont, ce qui permet de produire de façon plus rentable. Finalement, un tel complexe peut fonctionner plus ou moins en autarcie, puisque l'approvisionnement en électricité est assuré par l'excédent d'énergie fourni par l'installation de production d'acide sulfurique. On a en outre la possibilité de retransformer en acide sulfurique le gypse recueilli dans l'installation d'acide phosphorique, en appliquant le procédé Müller-Kühne ou une de ses variantes plus modernes, ce qui permet de contourner le problème sérieux de la mise en décharge qui se pose sur bien des sites.
Les résidus de combustion provenant des installations de grillage peuvent être réutilisés par des usines métallurgiques (métaux non ferreux et/ou sidérurgie).
En cas de recours au processus de fabrication de nitrophosphates, l'acide sulfurique est superflu. Comme sous-produit, on obtient du nitrate de calcium, que l'on pourra transformer en ammonitrate et en chaux, ou en un mélange des deux, à condition de disposer de dioxyde de carbone bon marché, provenant par exemple d'une installation de synthèse d'ammoniac située à proximité.
Nous avons déjà fait mention d'une variante spéciale du procédé Solvay, appliquée en extrême Orient pour la fabrication du carbonate de sodium, et qui fournit en même temps du chlorure d'ammonium.
Dans le cas d'installations de production d'engrais azotés à grande capacité, il est toujours avantageux de prévoir une unité de synthèse de l'ammoniac à proximité, à moins que l'usine ne soit implantée sur un site privilégié en ce qui concerne les voies de communication (par ex. port maritime, cf. dossier correspondant) et puisse en outre obtenir des contrats de livraisons avantageux à long terme.
Les liens avec d'autres dossiers relatifs à l'environnement ont déjà été signalés à l'occasion tout au long du texte.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Dans les installations de production d'engrais azotés, les effets sur l'environnement sont dus avant tout aux effluents gazeux (poussières, ammoniac, gaz nitreux, anhydride sulfureux) ainsi qu'au bruit et aux sous-produits et résidus des installations de grillage.
Les installations de production d'acide nitrique dont les émissions de NOx dépassent les seuils limites fixés peuvent être complétées par un poste de traitement catalytique des gaz résiduaires leur permettant de fonctionner sans dégagement de NOx, c'est-à-dire que les panaches seront incolores.
Pour les installations produisant l'acide sulfurique, les émissions (seuils réglementaires indiqués au point 3) peuvent encore être réduites par intégration d'un cinquième étage d'extraction, par recours au procédé Peracidox ou des mesures analogues.Dans le cas d'installations de grillage en amont, les résidus de combustion sont à mettre en décharge lorsqu'ils ne se prêtent pas à une réutilisation. Par ailleurs, les lessives acides liées au processus de grillage sont à neutraliser et les résidus à mettre en décharge dans la mesure où elles sont chargées d'impuretés ne permettant pas leur réutilisation.
Dans le cas des installations produisant des engrais sous forme de sels, sous forme prillée ou granulée, on veillera avant tout à disposer d'un système de dépoussiérage efficace, permettant notamment de traiter séparément les effluents gazeux selon leur nature. Comme déjà signalé précédemment, les effluents liquides en provenance des laveurs de gaz sont réintroduits dans le processus.En appliquant des technologies modernes aux divers procédés décrits ici, il est possible de limiter à un minimum les répercussions sur l'environnement.
En ce qui concerne la conduite des équipements, toutes les installations d'épuration des gaz extraits doivent faire l'objet d'une surveillance et d'un entretien systématique. En effet, l'entretien régulier des systèmes, comprenant également le nettoyage des machines, des moteurs et installations permet de garantir en grande partie le bon fonctionnement de tels systèmes. Il faudra naturellement veiller aussi à ce que les pièces de rechange nécessaires soient disponibles en temps voulu. La surveillance comprend également des travaux d'analyse dans un laboratoire parfaitement équipé, afin de pouvoir prendre à temps les mesures nécessaires en cas de dépassement des seuils prescrits. On prévoira à cet effet la désignation au sein de l'entreprise d'un délégué aux problèmes d'environnement, qui jouira des compétences requises et qui sera chargé de la formation et du perfectionnement des effectifs en matière d'environnement ainsi que de leur sensibilisation aux problèmes s'y rattachant.
Il faudra prévoir des bassins de retenue évitant de devoir interrompre immédiatement la marche des installations dans le cas d'un incident s'accompagnant d'une production inattendue d'eaux usées.
Même si à priori les poussières et gaz dégagés devraient plutôt avoir des effets fertilisants sur la végétation, on veillera à respecter les seuils limites d'émission fixés, pour éviter la dégradation des cultures et des arbres au voisinage immédiat de l'usine, qu'une fertilisation excessive ne manquerait pas d'entraîner à long terme.
Dans la phase de planification, on s'efforcera d'obtenir la participation de la population concernée. On lui garantira par ailleurs l'accès à des soins médicaux.
6. Bibliographie
Abfallbeseitigungsgesetz, 04/03/1982.
31. Abwasser VwV Wasseraufbereitung, Kühlsysteme, 13/09/1983.
American National Standard Institute Safety requirements for storage and handling of anhydrous ammonia ANSI 61.1., 1972.
Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft - TA-Luft), 27/02/1986.
Vierundvierzigste Allgemeine Verwaltungsvorschrift über Mindestanforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer, Herstellung von mineralischen Düngemitteln außer Kali, 44. Abwasser VwV, 05/09/1984.
Arbeitsstätten-Richtlinien (ASR)
Die einschlägigen Unfallverhütungsvorschriften der gewerblichen Berufsgenossenschaften, den Umgang mit gefährlichen Arbeitsstoffen betreffend.
Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushaltes, Wasserhaushaltsgesetz, 16/10/1976.
Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge, Bundesimmissionsschutzgesetz BImSchG, 04/10/85, und die hierzu gehörenden Durchführungsverordnungen und Allgemeinen Verwaltungsvorschriften.
Katalog wassergefährdender Stoffe, Bekanntmachung des BMI, 01/03/1985.
Merkblätter Gefährliche Arbeitsstoffe, z.B.:
Blatt S 24 StickstoffdioxydBlatt S 33 StickstoffBlatt S 03 SalpetersäureBlatt A 64 AmmoniumnitratBlatt A 59 Ammoniaklösung und andere.
Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA-Lärm), 16/07/1968
Technische Regeln zur Arbeitsstoffverordnung TRgA 511, Ammoniumnitrat, septembre 1983.
TRgA 951 Ausnahmeempfehlung nach 12 Abs. 2 in Verbindung mit Anhang II Nr. 11 der ArbStoffV für die Lagerung von Ammoniumnitrat und ammoniumnitrathaltigen Zubereitungen, octobre 1982.
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Directives de l'Association des Ingénieurs allemands - VDI, par ex.
VDI-2066 Staubmessungen in strömenden Gasen, Blätter 1 (10.75), 2(6.81), 4 (5.80).
VDI-2456 Messung gasförmiger Emissionen: Messen der Summe von Stickstoffmonoxyd und Stickstoffdioxyd, Blatt 1 + 2 (12.73)
Messen von Stickstoffmonoxyd, Infrarotabsorptionsgeräte URAS, UNOR, BECKMANN, Modèle 315, Blatt 3 (4.75)
Messen von Stickstoffdioxydgehalten, Ultraviolettabsorptionsgerät - LIMAS G, Blatt 4 (5.76)
Analytische Bestimmung der Summe von Stickstoffmonoxyd und Stickstoffdioxyd, Natriumsalicylatverfahren, Blatt 8 (11.83)
VDI-2298 Emmissionsminderung in Schwefelsäureanlagen.
Verordnung über gefährliche Arbeitsstoffe, Arbeitsstoffverordnung - ArbstoffV., 11/02/1982.
Verordnung über Arbeitsstätten, Arbeitsstättenverordnung, ArbStättV, 01/08/1983.
46. Ciment et chaux, plâtre
1. Présentation du domaine d'intervention
Les usines de ciment, de chaux et de plâtre fabriquent principalement des produits pulvérulents. L'addition d'eau donne une pâte plastique qui durcit après un certain temps de réaction. Les étapes de la production sont les suivantes:
- Extraction: Transport, broyage, dosage des agrégats, stockage, préparation des matières premières;
- Cuisson;
- Stockage et broyage des produits cuits;
- Incorporation d'additifs: plâtre pour le ciment ou eau pour la chaux;
- Ensachage et expédition.
Dans l'industrie du ciment, on rencontre deux procédés de fabrication (voie humide et voie sèche) pour préparer et cuire les matières premières, constituées en général d'un mélange de calcaire et d'argile (rapport 4: 1).
- Procédé par voie humide: la matière première est délayée dans de l'eau pour obtenir un mélange pâteux qui contient 35 à 45% d'eau. Cette eau s'évapore ensuite pendant la cuisson. La quantité d'énergie nécessaire est 100% plus élevée que dans le procédé par voie sèche. La quantité d'effluents gazeux spécifique est également plus importante. Les fours récents des procédés par voie humide ne sont plus utilisés que pour des matières premières présentant des caractéristiques extrêmes. Les installations plus anciennes sont de plus en plus souvent converties en systèmes par voie sèche, plus économiques en énergie.
- Procédé par voie sèche: la matière première est simultanément séchée et concassée, préchauffée dans un échangeur de chaleur à contre-courant parcouru par les fumées du four, puis cuite dans la plupart des cas dans un four rotatif à une température de frittage de 1 400°C. Les capacités des installations modernes peuvent dépasser 5 000 t/jour, alors que celles des fours du processus à voie humide sont rarement supérieures à 1 000 t/jour. Les fours droits sont devenus rares; ils ne sont employés que dans certains cas particuliers (sujétions du marché, nature des matières premières). Leur débit est en général inférieur à 200 t/jour.
Dans l'industrie de la chaux, la cuisson du calcaire est réalisée dans des fours droits ou rotatifs, à une température de 850 à 1000°C. On rencontre parfois des fours continus circulaires, ainsi que des fours droits mis au point par l'entreprise utilisatrice. Comparativement à celles de l'industrie du ciment, les capacités sont moindres puisqu'elles dépassent rarement 1 000 t/jour. Les petits fabricants équipés de simples fours droits, dont la production est de quelques tonnes par an, sont nombreux dans certains pays.
Le plâtre est déshydraté à des températures de 200 à 300 °C maximum. Au cours de l'opération, le bihydrate est transformé en semi-hydrate. Les usines sont équipées de fours rotatifs à courant continu, de fours à surcuits ou d'incinérateurs et de fours à cuves. Les capacités des usines modernes varient entre 600 et 1 100 t/jour. Certaines installations ont toutefois des rendements inférieurs.
Pratiquement tous les gisements de gypse contiennent de l'anhydrite naturelle, une forme de sulfate de chaux sans eau (CaSO4), qui une fois broyée et tamisée peut être utilisée comme liant à prise rapide sans traitement thermique préliminaire.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Air
2.1.1 Effluents gazeux/gaz de fumées
L'extraction et le broyage des matières premières du ciment, de la chaux et du plâtre (essentiellement calcaire, gypse et anhydrite), réalisés en grande partie dans les carrières, ne produisent aucun effluent gazeux.
Les matières premières du ciment sont souvent séchées pendant la préparation et le broyage, et l'humidité est rejetée sous forme de vapeur d'eau inoffensive. Pendant la cuisson des matières premières (fabrication du ciment), le carbonate de calcium est transformé en oxyde de calcium, laissant s'échapper le dioxyde de carbone (CO2) contenu dans le calcaire. Les émissions gazeuses sont constituées du CO2 de la décarbonation et des effluents gazeux des combustibles, ainsi que, dans une moindre mesure, de vapeur d'eau. Elles peuvent contenir aussi des composés soufrés (en général sous forme de SO2) et de l'oxyde d'azote (NOx). Les émissions de chlore et de fluor sous forme de vapeurs et de gaz sont évitées grâce à la fixation des éléments polluants dans la masse de cuisson.
Les émissions de vapeur d'eau et de CO2 varient selon le processus et le rejet des composés soufrés peut être considérablement réduit grâce à des matériaux et des combustibles adaptés et à une régulation judicieuse du système de combustion. Les composants soufrés peuvent être partiellement agglomérés par le clinker de ciment pendant la cuisson. Ce n'est que dans des conditions de production spécifiques, par exemple en cas d'excédent de soufre dans les matières premières et le combustible, ou en présence d'une combustion réductrice que l'on constate ponctuellement un rejet important de SO2.
Dans les fours à ciment, la température des flammes peut atteindre 1 800°C, et l'oxydation de l'azote de l'air peut entraîner le rejet d'oxyde d'azote en quantités plus importantes que dans les fours à chaux.
En Allemagne, les valeurs de NOx autorisées pour les effluents gazeux sont de 1 300 à 1 800 mg/Nm3h (Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft", tableau 1), mais il est fort probable qu'elles seront plus strictes dans les années à venir. Actuellement, des expériences sont réalisées à grande échelle pour étudier les possibilités de réduire les taux de NOx. A notre connaissance, quatre procédés sont prometteurs:
- combustion non catalytique;- installations avec filtration sur charbon actifs;- optimisation du procédé de cuisson;- conversion des systèmes en installations de calcination biétagées (oxydation, réduction).
Si les investissements nécessaires varient selon les procédés, ils nécessitent tous une étroite surveillance des opérations.
Une usine de ciment utilise souvent des huiles, des solvants, des restes de colorants, des vieux pneus ou d'autres déchets combustibles comme combustibles complémentaires. Ces déchets contiennent des éléments polluants, mais ceux-ci sont normalement agglomérés par le clinker et ne sont pas rejetés dans les effluents gazeux. Si des combustibles de ce type sont utilisés, le processus doit être soumis à des contrôles de sécurité appropriés afin d'éviter le rejet d'autres matières polluantes.
L'opération de cuisson de la chaux, effectuée dans des installations beaucoup plus petites que pour la production de ciment, est elle aussi à l'origine de CO2 dans les gaz de fumées. Cependant, la taille des installations et les températures moins élevées des systèmes font que la quantité d'effluents gazeux y est nettement plus faible que dans les usines à ciment.
L'eau utilisée pour l'extinction de la chaux entraîne la transformation du carbonate de calcium en hydroxyde de calcium. L'opération étant exothermique, une partie de l'eau s'évapore. Cette vapeur d'eau est inoffensive.
La cuisson du plâtre entraîne le rejet dans l'atmosphère de vapeur d'eau et de faibles quantités de gaz de fumées. Les températures de cuisson n'étant pas très élevées - 300 à 400°C- et les flux massiques étant généralement très faibles, la pollution est insignifiante.
L'anhydrite des gisements naturels est simplement broyée avant utilisation. L'anhydrite issue de la production d'acide phosphorique doit être préalablement séchée, ce qui provoque la formation de vapeur d'eau. Cette anhydrite est rarement techniquement exploitable, car souvent toxique.
2.1.2 Poussière
Le procédé d'extraction et de transformation du ciment, de la chaux et du plâtre entraîne la formation de poussière. Pour le ciment, il s'agit d'un mélange de calcaire, d'oxyde de calcium, de minéraux et, en partie, de ciment cuit. Pour le plâtre, il s'agit d'anhydrite et surtout de sulfate de calcium. A l'exception de la poussière de CaO pur, émise pendant la cuisson de la chaux, la poussière n'est pas dangereuse, mais très incommodante. Dans les équipements de production et de manutention d'une usine de ciment, 6 à 12 m3 d'air extrait et d'effluents gazeux par kg de produit doivent être aspirés et dépoussiérés. Les principales sources de poussières d'une usine sont:
- concassage et mélange des matières premières;- cuisson du ciment;- broyage du ciment (clinker + plâtre);- extinction de la chaux.
Des systèmes d'aspiration et des dépoussiéreurs puissants, tels les séparateurs électrostatiques (électro-filtres), les tissus filtrants et les filtres à lit de sable (souvent combinés à des cyclones) sont indispensables pour garantir une exploitation conforme des installations et éviter une augmentation disproportionnée des frais d'usure des machines, une teneur en poussière élevée très gênante à l'emplacement des postes de travail et des pertes de production.
Les poussières séparées sont en grande partie réintroduites dans le processus, sauf s'il y a accumulation de métaux lourds (thallium, etc.) dans les effluents gazeux. En cas de matières premières ou de combustibles défavorables, il peut s'avérer nécessaire, en présence d'une trop grande concentration de matières indésirables (chlorures alcalins par exemple), de séparer et d'évacuer une partie des poussières. Dans certains cas, ces poussières peuvent être réutilisées dans d'autres industries.Si les poussières sont mises à la décharge, l'entreprise doit respecter les exigences sur la protection des eaux souterraines en raison de l'hydrosolubilité de certains constituants.
Le rejet de poussière est plus faible dans les usines de chaux, puisque ce n'est qu'au moment de l'extinction, de l'ensachage et de l'expédition de la chaux que des produits pulvérulents sont manipulés. Dans l'industrie du plâtre et de l'anhydrite, les quantités de poussières rejetées sont également faibles.
Aujourd'hui, des filtres de qualité (électro-filtres et filtres en tissu) permettent de maintenir les taux de poussière au-dessous de 25 mg/Nm3 d'air dans l'industrie du ciment, de la chaux et du plâtre. Pour les entreprises nouvellement crées, les instances européennes envisagent d'imposer des valeurs inférieures à 25 mg/Nm3, alors que les Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" autorisent 50 mg/Nm3.
2.2 Bruit
Si les nuisances acoustiques des usines à ciment sont nettement supérieures à celles des usines de plâtre et de chaux dans l'ensemble, ces dernières présentent aussi des activités où le niveau de bruit est élevé.
Les abattages à l'explosif pratiqués pour extraire les matières premières sont responsables de nuisances acoustiques ponctuelles et d'ébranlements. Un système de mise à feu adapté permet de réduire considérablement ces émissions sonores. Aujourd'hui, il est possible d'insonoriser les machines d'extraction afin de respecter les réglementations des Instructions Techniques allemandes pour la protection contre le bruit "TA-Lärm".
Au cours de la préparation des matériaux, les nuisances acoustiques sont dues par exemple à la mise en oeuvre de concasseurs à percussion et de broyeurs pour la fragmentation de matériaux durs. Ces concasseurs et les installations de préparation peuvent être capotés afin de protéger le voisinage contre des nuisances acoustiques trop importantes. La plupart des broyeurs (matières premières et ciment) sont si bruyants qu'ils doivent être installés dans des locaux insonorisés séparés, où aucun poste de travail fixe n'est installé.
Les fours de cuisson sont nécessairement équipés de nombreux gros ventilateurs, très bruyants, et l'entreprise doit là aussi prévoir des mesures de protection contre le bruit (enveloppes insonorisantes, etc.).
Pour éviter les nuisances, les usines de l'industrie de la chaux, du plâtre et surtout du ciment doivent respecter un éloignement de 500 m minimum des zones habitées. Le niveau de bruit dans les zones d'habitation situées à proximité ne doit pas dépasser 50 à 60 dB(A) le jour et 35 - 45 dB(A) la nuit.
2.3 Eau
En Allemagne, les eaux usées des carrières de l'industrie du ciment, de la chaux et du plâtre ne doivent pas contenir plus de 0,5 ml/l de matières décantables. Pour cela, l'eau des carrières doit être transférée dans des bassins de stabilisation. L'eau de lavage du calcaire doit toujours être envoyée dans des bassins de sédimentation. Les eaux de ruissellement recueillies à proximité des carrières doivent être évacuées séparément.
Les usines de ciment et de chaux consomment de grandes quantités d'eau, mais leurs eaux de procédé ne sont pas polluantes. Une usine de ciment consomme environ 0,6 m3 d'eau/t de ciment pour le refroidissement des machines. La plus grande partie de cette eau est recyclée, les prélèvements d'eau fraîche se limitant à l'eau d'appoint nécessaire pour compenser les pertes dans le circuit. Dans les installations par voie sèche, l'eau sert également au refroidissement des fumées des fours, ce qui représente env. 0,4 - 0,6 m3 d'eau/t de ciment. Les usines utilisant le procédé par voie humide nécessitent encore env. 1 m3 d'eau/tonne de ciment pour le broyage du mélange séché. Cette eau est restituée par évaporation.
Dans l'industrie de la chaux, l'eau sert à l'extinction de la chaux vive (env. 0,33 m3/t de chaux). Certaines usines consomment également 1 m³ d'eau supplémentaire par tonne de chaux pour le lavage du calcaire brut lorsqu'elles souhaitent obtenir une chaux plus pure. Cette eau de lavage est ensuite envoyée vers des décanteurs ou des bassins de sédimentation, où les particules fines se déposent. L'eau résiduaire s'évapore ou est partiellement recyclée.
La consommation d'eau de l'industrie du plâtre est relativement faible. Les procédés se déroulant à basse température, aucune énergie de refroidissement n'est nécessaire. Pour la fabrication des plaques de plâtre, l'eau ajoutée au gypse est emprisonnée et lui permet de durcir (transformation du semihydrate en bihydrate).
Une réduction maximum de la consommation d'eau est possible en augmentant la part de l'eau de circulation, tout en réduisant au maximum les pertes d'eau.
Dans les zones arides, les besoins d'eau de refroidissement peuvent être réduits en installant des électro-filtres spéciaux, opérationnels à des températures élevées des fumées.
L'eau sanitaire doit être évacuée et dépolluée séparément.
2.4 Sols
Si les dépoussiéreurs ne sont pas convenablement entretenus, la poussière qui retombe peut entraîner la pollution des sols aux alentours des usines de ciment, de chaux et de plâtre.
Dans les usines de ciment, il est possible que certaines composantes spécifiques des matières premières (minerai de fer ou depuis une époque récente déchets combustibles - de plus en plus utilisés) introduisent dans le processus des éléments-traces nuisibles à l'environnement. S'ils sont en fusion, ces polluants sont presque totalement absorbés, chimiquement agglomérés et rendus inoffensifs dans le clinker. Pour exclure tout risque de nuisance lors de l'utilisation de constituants spéciaux ou de déchets en provenance d'autres industries, des analyses doivent être mises au point en ce qui concerne les éléments-traces dangereux pour l'environnement comme le plomb (Pb), le cadmium (Cd), le tellure (Tl), le mercure (Hg) et le zinc (Zn) qui se déposent dans les poussières filtrées. Le cas échéant, on aura recours à des techniques telle la séparation des poussières afin d'éviter l'accumulation des matières polluantes dans le processus.
2.5 Postes de travail
Dans les usines de ciment, de chaux et de plâtre, de nombreuses machines ont un niveau de bruit supérieur à 90 dB(A) malgré les progrès techniques réalisés. Des équipements statiques permettent généralement de réduire globalement le bruit. Les postes de travail fixes installés dans ces zones (postes de contrôle etc.) doivent être insonorisés. Si le niveau de bruit permanent reste supérieur à 85 dB(A), l'entreprise doit fournir à ses employés une protection auditive, dont le port est obligatoire à partir de 90 dB(A) pour éviter les affections auditives. Dans ces zones, le port d'une protection auditive est obligatoire même pour des interventions de courte durée.
Exceptionnellement, par exemple en cas de travaux de réparation ou d'opérations de dépannage, le personnel peut être exposé à des températures élevées, à la poussière ou au bruit pendant un laps de temps assez long. Une protection auditive et un vêtement de sécurité doivent être prévus. Les interventions dans la zone dangereuse doivent être limitées et effectuées sous contrôle.
2.6 Ecosystèmes
Les usines de ciment, de chaux et de plâtre utilisant des matières premières extraites près de la surface du sol, des dégradations ne peuvent être épargnées au site de l'extraction. L'impact écologique des opérations d'extraction est décrit dans le dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert".
Le choix du site pour l'implantation d'une usine de ciment, de chaux et de plâtre doit tenir compte des aspects écologiques. En cas d'implantation dans les zones agricoles, il faut étudier les nouvelles sources de revenus possibles pour les personnes concernées, les femmes en particulier. Outre le respect de la réglementation sur les effluents gazeux, la poussière, le bruit et l'eau, une étude portant sur les données du sous-sol, l'intégration des installations dans le paysage et l'infrastructure du site s'impose. Par infrastructure, il faut entendre ici l'approvisionnement et les possibilités de logement du personnel, les réseaux de circulation et le volume du trafic, les plans d'industrialisation existants ou futurs pour la zone en question.
Les effets sur l'environnement ne se limitant pas à l'enceinte de l'usine, les groupes de population concernés, en particulier les femmes et les enfants, doivent pouvoir bénéficier des prestations d'un service de soins médicaux.
Pour la production d'une tonne de ciment, les besoins en matières premières s'élèvent à 1,6 t, à laquelle vient s'ajouter du plâtre, ce qui fait un besoin total d'environ 1,65 t. En ce qui concerne la fabrication de la chaux, les matières premières nécessaires se chiffrent à 1,8 t par tonne de produit fini, soit 10% de plus que pour le ciment. Ces quantités de matières premières ne tiennent pas compte des déblais, qui varient fortement d'un gisement à l'autre. En Allemagne, la consommation de plâtre peut être largement couverte par les déchets des installations de désulfuration des gaz de fumées, si bien que l'exploitation de cette matière première ne devrait plus entraîner de dégradations des sites.
Il est recommandé de prévoir des réserves financières pour la remise en culture des carrières dès la phase d'exploitation.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
Les dispositions des Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" et pour la protection contre le bruit "TA-Lärm", les directives de l'Association des Ingénieurs allemands (VDI) et des réglementations spécifiques de la branche ont défini des valeurs limites pour les effluents gazeux, les poussières et l'eau à l'attention des industries concernées. La majorité des pays européens ont adopté des valeurs similaires. Les réglementations américaines publiées par l'Agence de Protection de l'Environnement (Environmental Protection Agency - EPA) sont souvent encore plus strictes qu'en Allemagne, surtout en Californie.
Dans les pays où il n'existe pas de lois pour la protection de l'environnement, ces valeurs doivent être étudiées et corrigées en fonction des données écologiques spécifiques. Dans certains cas, notamment pour la réhabilitation d'usines, des dispositions spéciales doivent être élaborées. Les nouvelles usines devraient cependant respecter les normes de la protection européenne de l'environnement.
Pour certaines matières, le Catalogue des normes antipollution contient des recommandations pour l'évaluation de l'impact écologique.
Tableau 1
Valeurs limites des nuisances, d'après les Instructions Techniques "TA-Luft" (réglementation sur les effluents gazeux) et l'article 7a de la Loi sur la gestion de l'eau (WHG)
AirEauIndustrie du ciment, de la chaux et du plâtre mg/Nm3Rejet direct g/m3Type d'essaiRejet indirect** g/m3Poussière50Nox oxyde d'azote réchauffeur à grilleNOx1500Nox oxyde d'azote réchauffeur à cyclone avec. récup. des calories des gaz brûlésNOx1300NOx oxyde d'azote réchauffeur à cyclone sans récup. des calories des gaz brûlésNOx oxyde d'azote réchauffeur à grilleNOx NOx1800SOx oxyde de soufre SO2SOx400FluoruresF550ChloreCl30Matières filtrables1001)1Matières décantablesMEST0,502)1AntimoineSb5ArsenicAs1CadmiumCd0,200,072)0,50ChromeCr50,102)2CobaltCo10,102)CuivreCu50,102)2Cyanures (*)-CN50,20Demande chimique d'oxygèneDCO80EtainSn5Manganèse Mn5MercureHg5NickelNi10,102)3PalladiumPd5PlatinePt5PlombPb50,502)2RhodiumRh0,200,05SéléniumSe1TellureTe1ThalliumTI5VanadiumV0,20ZincZn2,002)* Apparition possible en cas de combustion réductrice DCO Demande chimique d'oxygène
** Loi dans le Land de Bade Wurtemberg MEST Matières en suspension totales
1) Echantillon composite de deux heures
2) Echantillonnage
Dans les pays nouvellement industrialisés, les émissions de poussière ne devraient en aucun cas dépasser 100 mg/Nm3 d'effluents gazeux ou d'air extrait. Des taux plus élevés provoqueraient des nuisances à l'intérieur de l'entreprise comme à l'extérieur.
Pour les eaux résiduaires, il faudrait respecter les exigences minimales figurant dans les dispositions correspondantes au point d'introduction des eaux usées dans le milieu récepteur.
Beaucoup de pays sous-estiment le problème du bruit. Pourtant l'exposition prolongée à des nuisances acoustiques peut entraîner des affections auditives chroniques. Ici aussi, les valeurs limites sur les nuisances sonores à l'emplacement du poste de travail et dans les zones habitées devraient être respectées (chapitre 2.2), de même qu'il faudrait éviter d'implanter des usines à proximité des zones d'habitation.
Tous les paramètres doivent être soumis à un contrôle interne et, si nécessaire, des mesures de formation, ainsi que des mesures de sensibilisation du personnel aux problèmes de l'environnement seront prévues.
Les dégradations du site par les usines de ciment, de chaux et de plâtre doivent être réduites autant que possible grâce à une étude détaillée de l'extraction, de la remise en culture et du régime des eaux. Vu les coûts élevés, il ne reste bien souvent plus d'argent pour la remise en culture des carrières, et on peut craindre des dommages directs ou indirects difficilement réparables (dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert).
3.1 Contrôle et maintenance des dispositifs de lutte contre les nuisances
Au sein de l'entreprise, un service indépendant de la production doit être créé et chargé du respect et de la mise en oeuvre des réglementations en matière de protection de l'environnement. Les responsables devraient être à même d'assumer toutes les tâches de contrôle requises, y compris les mesures et les échantillonnages, ou tout au moins d'assurer la surveillance de ces opérations. Ceux-ci devraient également être consultés lors de nouveaux investissements et seront compétents en ce qui concerne les rapports avec les instances administratives dans le secteur de l'environnement. Ce service devra en outre veiller à ce que tous les dispositifs de lutte contre les nuisances soient correctement entretenus et, le cas échéant, complétés. Il sera enfin responsable de la sensibilisation et de la formation du personnel.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
La production du ciment peut concerner d'autres domaines d'intervention, notamment si des matières premières supplémentaires sont utilisées, par exemple des matériaux à teneur en calcaire trop faible provenant d'usines de chaux, ou d'autres déchets comme les cristaux de carbonate de calcium de l'industrie chimique ou les résidus ferreux de la production d'acide sulfurique. Jusqu'à 5% de plâtre sont ajoutés par tonne de ciment pour en faciliter la prise. En Europe, une grande partie de ce plâtre provient des installations de désulfuration des gaz de fumées. Les cendres volantes des dépoussiéreurs des centrales thermiques et les laitiers de hauts fourneaux sont parfois mélangés au clinker (jusqu'à 85%) pour obtenir des ciments spéciaux.
Grâce aux températures très élevées et aux temps de séjour relativement longs des matériaux, les fours à ciment se prêtent admirablement à l'élimination des déchets combustibles. Cette possibilité sera de plus en plus intéressante dans les pays où de grandes quantités de déchets végétaux à fort potentiel énergétique sont produites localement (balles de riz, par ex.).
Dans l'industrie du ciment, de la chaux et du plâtre, la pollution provient aussi des entreprises auxiliaires, comme les carrières, les entrepôts de combustibles, etc.
Tableau 2
Effets sur l'environnement de domaines d'intervention connexes - Ciment, chaux, plâtre -
Domaines de projets connexesNature des répercussionsDossiers correspondantsExtraction/stockage des matériaux bruts et des combustibles- Consommation de surfaces et altération des sites- Pollution des eaux- Stockage des déchets dans les anciennes carrièresMines - Exploitations à ciel ouvert Planification de la localisation des activités industrielles et commercialesAdduction et distribution d'eau en milieu urbain Alimentation en eau des régions ruralesElimination des déchets liquides et solides- Emissions provenant du stockage des déchets solides, par ex. poussières filtrées- Pollution des eaux par les eaux uséesElimination des déchetsElimination des déchets dangereuxMaintenance d'ateliers et de moyens de transport- Risque dû à la manipulation de matières polluantes pour les eaux (solvants par ex.)- Nuisances imputables aux moyens de transport (bruit, voies de raccordement)Constructions mécaniques, ateliers et chantiers navalsTravaux routiers sur réseaux principaux et secondaires -Construction et EntretienPlanification de la localisation des activités industrielles et commerciales5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Les effets des usines de ciment, de chaux et de plâtre sur l'environnement se manifestent sous la forme d'effluents gazeux, de poussières, de bruit et d'eaux résiduaires. Le tableau ci-dessous fait apparaître les nuisances correspondant aux différentes opérations de production et leur attribue une valeur de 1 à 4 selon leur importance.
Tableau 3
Critères d'évaluation des effets des opérations de production sur l'environnement
(Ciment/chaux/plâtre)
ProcédéAirBruitEau 1)SolPoste deEffl. gaz/ gaz de fuméesPoussièretravailExtraction112232Concassage préliminaire113112Broyage brut/ malaxage234223Cuisson333223Pulvérisation du ciment134222Extinction de la chaux232332Ensachage121111Chargement121111Critères d'évaluation: 1 très faible; 2 faible; 3 relativement élevé; 4 élevé 1)Uniquement procédé par voie sèche
Des technologies éprouvées sont mises en oeuvre depuis des années pour réduire la pollution. Dans les pays industrialisés, les coûts des installations visant à réduire les nuisances représentent jusqu'à 20% des investissements globaux d'une nouvelle cimenterie. A l'avenir, ce pourcentage est appelé à augmenter.
Plus la technique de dépoussiérage est sophistiquée, plus la surveillance et l'entretien systématiques des installations conditionnent la sécurité et la capacité de fonctionnement des installations. Outre les dépoussiéreurs pour la réduction de NOx, la modification de la technologie de combustion joue un rôle primordial.
Du point de vue économique également, il est dans l'intérêt des exploitants de tenir compte des exigences écologiques dès la planification et la construction des usines de ciment, de chaux et de plâtre. Dans le cas des poussières, il s'agit principalement des produits bruts, intermédiaires et finis. Leur récupération et leur recyclage ont pour effet de réduire les coûts directs de production. Une diminution des émissions de poussières tend à prolonger la durée de vie des machines tout en évitant les temps morts et les réparations.
L'industrie du ciment joue un rôle de plus en plus important en tant que secteur valorisant les produits usagés ou inutilisables, tels les denrées alimentaires périmées, les huiles usagées et les vieux pneus, ce qui se traduit par un moindre encombrement des décharges. Si, au départ, on craignait que ce type d'élimination des déchets ne s'accompagne d'une prolifération d'éléments-traces nuisibles à l'environnement, des mesures ont montré qu'il n'en était rien. Pour la cuisson des matériaux, la plus grande attention doit être accordée au processus de combustion, à la conception et à la surveillance des installations. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle une réglementation encore plus rigoureuse a été récemment élaborée en ce qui concerne les effluents gazeux et la surveillance des rejets.
Dans tous les cas, il faut définir les mesures de protection de l'environnement dès la phase de planification d'une nouvelle entreprise. Même dans les pays qui ne disposent pas encore de textes législatifs à ce sujet, des directives correspondantes doivent être élaborées dès le stade des études.
Si des problèmes surgissent, la mise en oeuvre des mesures nécessaires sera d'autant plus facilitée si l'on a pris soin d'intégrer très tôt les groupes de population concernés au voisinage des entreprises dans les processus de planification et de décision.
6. Bibliographie
Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zur Reinhaltung der Luft - TA-Luft - GMB1 n° 24 (Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft").
Allgemeine Verwaltungsvorschriften über genehmigungsbedürftige Anlagen nach §16 der Gewerbeordnung GeWO (technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm - TA-Lärm - Instructions Techniques pour la protection contre le bruit) verschiedene Ausgaben.
Allnoch, G. et. al.: Umweltverträglichkeitsprüfung von Entwicklungshilfeprojekten - Erstellung eines Kataloges von Emission- und Immissionsstandards, im Auftrag der GTZ Eschborn, 1984.
Betriebswacht, Datenjahresbuch 1991: Berufsgenossenschaft der keramischen und Glasindustrie, Würzburg.
Emissionsminderung Zementwerke VDI-Richtlinie 2094, Entwurf mai 1981.
Entwurf zur Abwasserverordnung, Deutscher Industrie- und Handelstag, Anhang 17, 21 sept. 1990.
Environmental Protection Agency: New source performance standards - Clean Air Act (USA).
Environmental Assessment Sourcebook Nov. 1990, Worldbank Draft Part 9.3-1 Cement/93-101, Mining and Mineral Processing 31/10/1990.
Funke, G.: Immissionsprognosen für Genehmigungsverfahren Zement, Kalk, Gips 33, p. 15-23, 1980.
Göke, H.: Grenzen des Umweltschutzes aus der Sicht der Tagebau- und Steinbruchindustrie, Zement, Kalk, Gips 31, p. 252-254, 1978.
Gesetz zum Schutze vor Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge, Bundesimmissionsschutzgesetz - BImSchG - du 15/03/1974 - BGB1.I, p. 721 - 1193.
Hinz, W.: Umweltschutz und Energiewirtschaft Zement, Kalk, Gips 31, p. 215 à 229, 1979.
Luftreinhalte-Verordnung (LVR) Schweiz du 16/12/1985, 1er juillet 1990.
Luftreinhalteplan bei der Basel, février 1990.
Schulze K.-H.: Immissionsmessungen und ihre Fehlergrenzen Zement, Kalk, Gips 36: p. 7 - 11, 1980.
Technical note on beste available technologies not entailing excessive cost for the manufacture of cement: Commission of the European Communities, Report EUR 13005 EN, 1990.
Umweltschutz in der Steine- und Erden-Industrie Zement, Kalk, Gips 31, p. 215 à 229, 1979.
Verein Deutscher Zementwerke: Forschungsbericht der Zementindustrie, Tätigkeitsbericht, 1978 - 1981 - VDZ Düsseldorf 1981.
dto. Tätigkeitsbericht 1981 - 1984.
Siebzehnte Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes 1990, (Verordnung über Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche brennbare Stoffe, 17. BImSchV).
Zukünftige Probleme des Umweltschutzes in der Zementindustrie, Zement, Kalk, Gips 33: p. 1 - 9, 1980.
47. Céramique fine et céramique commune
1. Présentation du domaine d'intervention
Le domaine d'intervention "céramique commune et fine" concerne les industries de fabrication des objets suivants:
- Céramique commune: briques, tuiles, grès-cérame, argile expansé, carreaux de revêtement de sol et de parois, réfractaires.
- Céramique fine: grès émaillés, grès-cérame, grès fin, porcelaine, porcelaine électrotechnique, produits sanitaires, meules et corps abrasifs.
- Céramique technique.
La majeure partie des manufactures de céramiques communes et fines sont implantées à proximité de gisements d'argile (l'extraction des matières premières est simplement évoquée dans ce dossier. Pour plus de détails, prière de se reporter au dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert"). La préparation et le transport des matières premières sont également traités dans les dossiers correspondants. La production des installations de fabrication de produits en céramique, et par suite la taille de ces dernières varie fortement puisqu'elle se chiffre à quelques kilogrammes par jour pour la céramique technique alors qu'elle oscille entre 10 et 50 t/jour pour les céramiques fines et peut atteindre jusqu'à 450 t/jour pour la fabrication des briques. Beaucoup d'entreprises fabriquant des produits très variés, la capacité totale de production de l'entreprise est souvent supérieure à la production journalière pour un produit spécifique.
Les produits de base utilisés pour la fabrication des céramiques fines et communes sont tous les argiles, les kaolins, les chamottes (argiles cuites), les feldspaths et les sables. Pour les produits réfractaires, les abrasifs et la céramique technique, on utilise aussi de nombreux oxydes résistant aux hautes températures ou à l'abrasion, comme le corindon (Al2O3), l'oxyde de zirconium (ZrO2) et le carbure de silicium (SiC).
De nombreuses manufactures tendent de plus en plus à acheter d'autres produits de base déjà traités en plus de leurs propres matières premières extraites à proximité de l'établissement. Il s'agit essentiellement de matières entrant dans la fabrication des réfractaires, des abrasifs ou de céramiques techniques ou encore des produits nécessaires pour la réalisation des glaçures et des frittes.
Les procédés de fabrication de la céramique commune et fine suivent le schéma suivant:
- Extraction, préparation, façonnage, séchage, parfois glaçure ou engobe, cuisson, tri/emballage et transport.
Le déroulement des différentes étapes varie en fonction du mode de façonnage employé. D'une façon générale, on distingue le coulage, le façonnage en pâte plastique et le pressage en poudre, sans compter les nombreux modes de façonnage intermédiaires.
Tableau 1
Modes de façonnage
CoulageFaçonnage en pâte plastiquePressage en poudre- Porcelaine- Sanitaire- Porcelaine électrotechnique- Produits réfractaires- Briques- Tuiles- Argile expansée- Carreaux de grès fendus- Porcelaine électrotechnique- Objets en grès- Grès émaillés- Produits réfractaires- Revêtements (murs et sols)- Objets en grès- Carreaux de grès-cérame- Céramique technique- Stéatite- Meules abrasives- Coulage: les matières premières sont dosées, pulvérisées, puis mélangées avec de l'eau afin d'obtenir la barbotine, suspension fluide qui sera versée dans des moules en plâtre. Dans le coulage sous pression, des ébauches sont obtenues par compression de la barbotine dans des machines spéciales.
- Façonnage en pâte plastique: les matières premières sont en général préparées sous arrosage, mélangées et façonnées avec des taux d'humidité de 15 à 20 % d'eau.
- Pressage en poudre: utilisé pour la porcelaine fine. Les matières premières sont souvent préparées sous arrosage puis leur taux d'humidité est ramené à 5 à 7 % dans des tours de pulvérisation. Dans l'industrie des réfractaires, les matières premières sont mélangées à sec et souvent pressées avec un taux d'humidité < 2 %, des liants organiques et inorganiques étant ajoutés au mélange.
Les produits façonnés sont séchés avant d'être cuits. En règle générale, les manufactures sont équipées de fours tunnels pour les gros débits; les produits spéciaux sont cuits pour la plupart dans des fours individuels, à cloche ou à chambres, et les produits à cuisson rapide dans des fours à rouleaux de différents types. Dans certains pays, la cuisson, notamment des briques, est réalisée dans des fours à compartiment unique ou des fours continus construits par l'entreprise, ou encore dans des systèmes de meules de carbonisation.
Beaucoup de produits en céramique fine sont recouverts d'un émail ou d'un engobe avant la cuisson.
Selon les compositions, les températures de cuisson des céramiques communes et fines s'élèvent à 950°C, par exemple pour certaines briques, et plus, la plupart des produits en céramique fine étant amenés à des températures variant entre 1 100°C et 1 400°C. Les produits réfractaires et la céramique technique sont cuits entre 1 280 et 1 900°C (la température des fours de glaçure est inférieure). Parfois les porcelaines, et plus rarement les carreaux de revêtement mural, subissent une double cuisson.
La consommation d'énergie varie avec le produit et le procédé. Dans les briqueteries, elle se situe entre 800 et 2 100 kJ/kg de produit fini, en raison des faibles températures de cuisson des briques, alors que dans presque toutes les autres branches de la céramique commune et fine, la consommation moyenne par kg de marchandise est nettement plus élevée et peut atteindre 8 000 kJ/kg.
Après la cuisson, les produits sont triés et en partie retouchés, l'ampleur de ces travaux pouvant varier énormément selon la nature du produit.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Air
2.1.1 Effluents gazeux/gaz de fumées
L'extraction, la préparation et le façonnage des produits céramiques ne produisent pratiquement pas d'effluents gazeux. Seules les tours de pulvérisation employées pour extraire l'humidité lors de la fabrication des carreaux, par exemple, et les installations de broyage à sec dégagent de la vapeur d'eau inoffensive.
Au cours de l'émaillage, il faut éviter que les vapeurs, qui contiennent des métaux lourds et d'autres matières toxiques, ne soient rejetées dans l'atmosphère ou inhalées par le personnel. Seules les installations d'émaillage étant équipées des dispositifs de captage des vapeurs et de traitement des eaux usées doivent donc être autorisées. Le personnel devant travailler dans ces zones ou y effectuer des réparations doit être protégé par des respirateurs. Lors du séchage des produits émaillés, il se dégage surtout de la vapeur d'eau inoffensive.
Les polluants émis par les fumées se dégageant lors de la cuisson dépendent à la fois des produits céramiques placés dans le four et de la nature du combustible utilisé. Ces fumées contiennent des particules de matières volatiles provenant de la masse des pièces en céramique et du combustible.
Le degré de nocivité des émissions de fluor des industries céramiques a été mis en évidence, en particulier au cours de ces dernières années où d'importants dégâts ont été constatés parmi la flore et la faune (pathologies imputables à un excès de fluor) à proximité des manufactures. Les fluorures sont présents dans toutes les matières premières des céramiques et certains sont rejetés dans l'atmosphère pendant la cuisson. Face à ce danger, l'Europe impose un seuil d'émission du fluor maximum de 5 mg/Nm³ pour toute nouvelle manufacture.
Les fours à céramique fonctionnant en continu, certaines manufactures utilisent comme combustibles complémentaires des résidus issus d'autres industries, telles les huiles usagées et les déchets organiques des stations d'épuration d'eau. Les installations qui brûlent de tels matériaux sont soumises à des réglementations spéciales, les déchets en question pouvant contenir des oxydes dangereux qui seront ensuite rejetés dans l'atmosphère avec les gaz de fumées.
Les manufactures allemandes concernées doivent respecter les valeurs suivantes:
- Poussière totale max. 10 mg/Nm³Anhydride sulfureux max. 50 mg/Nm³Cd, Tl, Hg, 0,1 mg/Nm³ (par élément)(cadmium, tellure, mercure)Autres métaux lourds 1 mg/Nm³
Etant donné les seuils prescrits, on peut dire que la combustion de déchets est impossible dans les manufactures de céramique non équipées de laveurs de gaz.
Les émissions d'oxydes d'azote au cours de la cuisson ne posent apparemment pas de problèmes dans la plupart des installations, où les températures sont relativement basses. Par contre, pour les fours de cuisson à haute température de l'industrie des réfractaires, il faut mettre au point des solutions spécifiques pour la dénitrification des effluents gazeux.
En règle générale, le tri, l'emballage, de même que les opérations de manutention, de façonnage et de raffinage de produits ne produisent pas d'effluents gazeux. Néanmoins, dans certains cas spécifiques, par exemple coloration ou décoration par impression, il pourra y avoir dégagement de gaz résiduaires chargés de polluants. Ici, une solution devra être apportée à chaque cas particulier.
2.1.2 Poussières
Les poussières constituent un danger latent, notamment pour le personnel des manufactures de céramique commune et fine. Les particules de poussière fine de quartz (Ø< 5 microns) peuvent être responsables de cas de silicose.
Selon les conditions géologiques et météorologiques, l'extraction des matières premières peut donner lieu à des dégagements de poussières nocives, qu'on pourra néanmoins réduire grâce à une humidification et à des méthodes d'extraction et de transport adaptées (cf. dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert").
Alors que le façonnage de la pâte humide s'effectue dans une ambiance où il y a très peu de poussières, les opérations de préparation des matières, la mise en forme et le séchage nécessitent diverses mesures afin de limiter autant que possibles la formation de poussières (nettoyage fréquent des ateliers, bétonnage des sols et vitrification éventuelle des parquets, installation de dépoussiéreurs puissants, meulage sous arrosage de la porcelaine et des produits sanitaires).
Si, en Allemagne, la lutte systématique contre les poussières dans toutes les zones de travail a permis de réduire considérablement les cas de silicose dans l'industrie de la porcelaine et des réfractaires, ce problème persiste dans de nombreux pays. Les valeurs limites à respecter pour les poussières de quartz sont de 0,15 mg/Nm³ (concentration maximale aux postes de travail), l'air ne devant pas contenir plus de 4 mg/Nm³ de poussières fines ayant plus de 1% en poids de quartz.
Conformément aux Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft", en Allemagne la teneur en poussière totale des effluents gazeux ne doit pas dépasser 50 mg/Nm³ pour un débit massique supérieur à 0,5 kg/h et 150 mg/Nm³ pour un débit massique inférieur ou égal à 0,5 kg/h.
En cours de cuisson, la pollution par les poussières est faible. Les nouveaux fours sont souvent équipés de filtres secs, plus rarement de séparateurs humides. Les absorbeurs par voie sèche pouvant être à l'origine de rejets de poussière, l'entreprise doit veiller à ne pas dépasser la quantité maximale de poussière dans les gaz de fumées (50 mgh/Nm³). Pour assurer le bon fonctionnement de ces installations, il est impératif de les entretenir régulièrement (cf. point 3.1)
2.2 Bruit
La plupart des procédés de production de l'industrie céramique sont responsables de nuisances acoustiques qui cependant excèdent rarement 85 dB(A) (cf. point 2.5 Postes de travail).
Les abattages à l'explosif pratiqués pour extraire les matières premières sont responsables de nuisances acoustiques ponctuelles et d'ébranlements pouvant être une source de gêne importante pour le voisinage. Un système de mise à feu adapté permet de réduire considérablement ces émissions sonores. Aujourd'hui, il est possible d'insonoriser les machines d'extraction afin de respecter les valeurs-limites (voir dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert")
Au cours de la préparation des matériaux, les nuisances acoustiques sont dues par exemple à la mise en oeuvre de concasseurs à percussion et de broyeurs pour la fragmentation de matériaux durs. Ces concasseurs et les installations de préparation peuvent être capotés afin de protéger le voisinage contre des nuisances acoustiques trop importantes.
Les ventilateurs des installations de séchage et de cuisson ont un niveau sonore dépassant parfois 85 dB(A). Ces appareils bruyants doivent être placés en dehors des postes de travail fixes. Certaines opérations spécifiques à l'industrie de la céramique commune et fine sont à l'origine de nuisances acoustiques, par exemple le fendage des carreaux grésés, ou encore les opérations de transport et de manutention à l'aide de plateaux, cadres ou palettes en tôle. Par des mesures adaptées, comme le capotage des postes de travail fixes, le montage de tampons en caoutchouc sur les unités de transport, il est possible de réduire les niveaux sonores auxquels le personnel est exposé.
Pour éviter les nuisances, le niveau de bruit perçu dans les zones habitées situées à proximité des industries de céramique ne doit pas dépasser 50 à 60 dB(A) le jour et 35 - 45 dB(A) la nuit. L'éloignement à respecter entre les zones d'habitation les plus proches et les manufactures est d'au moins 500 m.
2.3 Eau
En Allemagne, les manufactures de céramique doivent respecter les textes réglementaires relatifs aux charges de pollution admises dans les eaux usées.
Des laboratoires d'usines doivent être mis en place pour le contrôle des valeurs prescrites.
Tableau 2
Valeurs maximales autorisées pour les rejets directs selon l'art. 17 du Décret administratif de la Loi sur la gestion de l'eau (WHG)
ParamètresValeurs maximalesMatières filtrables, échantillon composite de 2 heures100 mlMatières décantables, échantillonnage0,5 mg/lDemande chimique d'oxygène (DCO), échantillon composite de 2 heures80 mg/lTeneur en plomb sur échantillon composite de 2 heures0,5 mg/lTeneur en cadmium, échantillon composite de 2 heures0,07 mg/lAfin de ne pas dépasser les valeurs prescrites, les eaux recueillies à proximité des gisements doivent être transférées dans des bassins de stabilisation, dans lesquels on aura versé éventuellement des agents de sédimentation. Les eaux de surface doivent être évacuées séparément.
La consommation d'eau fraîche est faible dans les manufactures modernes où l'eau de process parcourt un circuit interne. Une partie de l'eau utilisée est rejetée sous forme de vapeur d'eau lors de la fabrication des granulats dans la tour de pulvérisation et de séchage des produits. Les eaux usées contiennent de l'argile, des fondants et d'autres matières premières céramiques qui sont séparées par précipitation et réintroduites dans le processus de fabrication par l'intermédiaire du circuit interne.
Dans les manufactures de céramique commune et fine, l'eau sanitaire doit être évacuée et épurée séparément.
2.4 Sols
Actuellement, les gisements d'argile épuisés, relativement peu perméables, servent souvent au stockage des déchets de toutes sortes. Néanmoins, on ne peut pas exclure une pollution du sol due au lessivage et aux accumulations d'eau dans les anciens gisements, car dans la plupart des cas le passage de l'eau, tel qu'il avait été défini à l'époque où le gisement était encore exploité, ne correspond pas aux règlements actuels en matière d'environnement.
Les déblais des manufactures de céramique ne polluent pratiquement pas le sol car les chutes et débris provenant de la production sont réutilisés soit dans l'entreprise même, soit dans d'autres manufactures céramiques. Ainsi, les amoncellements de débris et déchets ne peuvent être que le résultat d'une gestion irrationnelle. Seules, les faibles quantités de plâtre provenant des porcelaineries, des usines de produits sanitaires et de tuiles doivent être mises en décharge conformément à la législation.
2.5 Postes de travail
Dans certaines zones de travail, le personnel des manufactures céramiques peut être incommodé ou leur santé menacée par le bruit, les poussières et la chaleur.
Les postes de travail fixes dans les zones bruyantes devraient faire l'objet d'une insonorisation. Si, malgré cela, le niveau de bruit permanent reste égal ou supérieur à 85 dB(A), l'entreprise doit fournir à ses employés une protection auditive, dont le port devrait être obligatoire à partir de 90 dB(A) pour éviter les affections auditives. Dans les zones bruyantes, le port d'une protection auditive est obligatoire, même pour des interventions de courte durée.
Dans les manufactures modernes où la cuisson est réalisée dans des fours-tunnels, fours à poussée, à rouleaux ou à wagonnets, l'exposition à la chaleur est relativement faible. Dans les entreprises utilisant d'anciens fours à compartiment unique ou des fours circulaires, les températures régnant dans le local au moment de l'enfournement et du défournement des produits sont très élevées. Dans certains cas exceptionnels, renversement d'un wagonnet par exemple, des travaux ponctuels doivent être réalisés par des températures extrêmement élevées. Ce faisant, il faut absolument prendre les mesures de protection qui s'imposent (port de combinaisons thermiques par exemple). En outre, ces travaux doivent impérativement s'effectuer sous surveillance.
Dans les manufactures de céramique fine, notamment de la porcelaine et des silicates (produits réfractaires), l'exposition permanente aux poussières de quartz peut représenter un danger pour le personnel. Ici, il est indispensable de mettre en place des dispositifs techniques appropriés, mais aussi de prévoir des examens médicaux réguliers, afin de diagnostiquer à temps les altérations des alvéoles pulmonaires annonciatrices d'une silicose. Ainsi, l'employé concerné pourra être affecté à un autre poste avant l'apparition de lésions permanentes.
2.6 Ecosystèmes
L'extraction des matières premières (voir dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert") nuit non seulement à la beauté du paysage mais s'accompagne toujours d'une altération des sols. Mais le besoin en matières premières de chaque manufacture n'étant pas très élevé, les carrières sont généralement de taille plutôt modeste. La qualité des argiles extraits dans un gisement peut varier énormément. Grâce aux progrès réalisés au niveau de la préparation au cours de ces dernières années, on peut maintenant également utiliser des argiles de moins bonne qualité, ce qui permet de réduire les terrils dans les carrières d'argile.
Le choix du site pour l'implantation d'une manufacture de céramiques doit tenir compte des aspects écologiques. En cas d'implantation dans les zones agricoles, il faut étudier les nouvelles sources de revenus possibles pour les personnes concernées, les femmes en particulier. Outre le respect du règlement sur les effluents gazeux, la poussière, le bruit et l'eau, une étude portant sur les données du sous-sol, sur l'intégration des installations dans le paysage et sur l'infrastructure du site s'impose.
Par infrastructure, il faut entendre ici l'approvisionnement et les logements du personnel, les réseaux de circulation et le volume de trafic, les plans d'industrialisation existants ou futurs pour la zone en question.
Les effets sur l'environnement ne se limitant pas à l'enceinte de l'usine, les groupes de population concernés, en particulier les femmes et les enfants, doivent pouvoir bénéficier des prestations d'un service de soins médicaux.
Le recyclage des biens de consommation en céramique après leur utilisation dans le secteur du bâtiment ou les ménages n'est guère envisageable vu la diversité et les faibles quantités susceptibles d'être collectées aux différents points de consommation. Par contre, plus de 30% des produits réfractaires, notamment ceux utilisés dans les aciéries, sont déjà recyclés.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement.
Les dispositions des Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" et sur la protection contre le bruit "TA-Lärm", les directives de l'Association des Ingénieurs allemands (VDI), les réglementations spécifiques aux industries de la céramique sur les eaux résiduaires, ainsi que les concentrations maximum aux postes de travail définies par les associations professionnelles du verre et de la céramique afin de conbattre la silicose prescrivent des valeurs limites pour les effluents gazeux, les poussières et l'eau. La majorité des pays européens ont adopté des valeurs similaires. Les réglementations américaines publiées par l'Agence de Protection de l'Environnement (Environmental Protection Agency - EPA) sont souvent encore plus strictes qu'en Allemagne, surtout en Californie.
Dans les pays où il n'existe pas de lois pour la protection de l'environnement, ces valeurs doivent être étudiées et corrigées en fonction des données écologiques spécifiques. Dans certains cas exceptionnels, notamment pour la réhabilitation d'usines, des dispositions spéciales doivent être élaborées. Les nouvelles usines devraient cependant respecter les normes de la protection européenne de l'environnement.
Pour certaines matières, le Catalogue des normes antipollution contient des recommandations pour l'évaluation de l'impact écologique.
Tableau 3
Valeurs limites des nuisances, d'après les Instructions Techniques "TA-Luft" et le 17ème décret administratif selon l'article 7a de la Loi sur la gestion de l'eau (WHG)
AirEauIndustrie du ciment, de la chaux et du plâtremg/Nm³Rejet direct g/m³Type d'essaiRejet indirect** g/m³Poussière50SOx oxyde de soufre SO2 pour un débit massique < 10 kg/hSO2500SOx oxyde de soufre SO2 pour un débit massique > 10 kg/hSO21500NOx oxyde d'azoteNOx500FluoruresF550ChloreCl30Matières filtrables1001)1Matières décantablesMEST0,52)1AntimoineSb5ArsenicAs1CadmiumCd0,20,072)0,5ChromeCr50,102)2CobaltCo10,102)CuivreCu50,102)2Cyanures (*)-CN50,2Demande chimique d'oxygèneDCO80EtainSn5Manganèse Mn5MercureHg5NickelNi10,102)3PalladiumPd5PlatinePt5PlombPb50,502)2RhodiumRh0,20,05SéléniumSe1TellureTe1ThalliumTI5VanadiumV0,2ZincZn2,002)* Apparition possible en cas de combustion réductrice DCO Demande chimique d'oxygène
**) Loi dans le Land de Bade-Wurtemberg MEST Matières en suspension totales
1) Echantillon composite de deux heures
2) Echantillonnage
En cas d'utilisation de déchets comme combustibles, il est impératif de respecter les valeurs limites de rejet. Un contrôle régulier des matériaux utilisés, des brûleurs et du procédé de cuisson, des effluents gazeux et des poussières est indispensable (point 3.1)
Les réglementations sur les poussières relatives à la concentration à l'emplacement des postes de travail, notamment dans l'industrie de la porcelaine et des silicates, doivent être impérativement respectées. Leur non respect peut avoir de sérieuses conséquences pour la santé des employés concernés. Une lutte intensive contre la poussière dans toutes les manufactures et les ateliers est absolument indispensable.
Le problème des nuisances sonores est sous-estimé dans de nombreux pays; pourtant, une exposition permanente à des bruits excessifs peut entraîner des lésions irréversibles. C'est pourquoi, il faut absolument respecter les seuils maximum prescrits pour les postes de travail et les zones résidentielles avoisinantes. De même on devra veiller à toujours respecter un éloignement minimum des habitations les plus proches (cf. points 2.2 et 2.5).
Les responsables / chefs d'un atelier de céramique doivent être informés des risques spécifiques encourus par le personnel et être formés à la mise en oeuvre des mesures de protection afin que les employés ne soient pas exposés à des nuisances préjudiciables à leur santé du fait de leur ignorance (point 3.1). Des mesures de formation et de sensibilisation du personnel aux problèmes de l'environnement doivent être prévues.
Le plus grand soin devrait être apporté à la conception des systèmes de circulation interne de l'eau. Les eaux épurées déversées dans le milieu récepteur sont soumises à des exigences minimales qui doivent être respectées pour éviter la perturbation de l'écosystème à proximité des manufactures.
Tous les paramètres doivent être régulièrement contrôlés par l'entreprise (point 3.1), qui doit se doter d'un laboratoire.
3.1 Contrôle et entretien des dispositifs de lutte contre les nuisances
Au sein de l'entreprise, un service indépendant de la production doit être créé et chargé du respect et de la mise en oeuvre des réglementations en matière de protection de l'environnement. Les responsables devraient être à même d'assumer toutes les tâches de contrôle requises, y compris les mesures et échantillonnages, ou tout au moins d'assurer la surveillance de ces opérations. Ceux-ci devraient également être consultés lors de nouveaux investissements et seront compétents en ce qui concerne les rapports avec les instances administratives dans le secteur de l'environnement. Ce service devra en outre veiller à ce que tous les dispositifs de lutte contre les nuisances soient correctement entretenus et soient complétés le cas échéant. Il sera enfin responsable de la sensibilisation et de la formation du personnel.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
Dans l'industrie de la céramique, on constate une imbrication non seulement fréquente avec divers secteurs de production, mais souvent indispensable à une fabrication des produits dans de bonnes conditions. Les manufactures de céramique fine et commune sont tributaires de nombreuses activités annexes telles les entreprises d'extraction, les entrepôts de combustibles, les ateliers mécaniques et les moyens de transport, et sont donc concernées également par d'autres domaines d'intervention.
Tableau 4
Effets sur l'environnement de domaines d'intervention connexes - Céramique fine et céramique commune
Domaines d'intervention connexesNature des répercussionsDossiers correspondantsExtraction/stockage des matériaux bruts et des combustibles- Consommation de surfaces et altération des paysages- Pollution des eaux- Stockage des déchets dans les anciennes carrièresSecteur minier - Exploitations à ciel ouvertPlanification de la localisation des activités industrielles et commerciales Adduction et distribution d'eau en milieu urbain Alimentation en eau des régions ruralesElimination des déchets liquides et solides- Emissions provenant du stockage des déchets solides, par ex. Poussières filtrées- Pollution des eaux par les eaux uséesElimination des déchetsElimination des déchets dangereuxAteliers et moyens de transport- Risque dû à la manipulation de matières polluantes pour les eaux (solvants par ex.)- Nuisances imputables aux moyens de transport (bruit, voies de raccordement)Constructions mécaniques, ateliers et chantiers navalsTravaux routiers sur réseaux principaux et secondaires - construction et entretienPlanification de la localisation des activités industrielles et commercialesTous les objets en céramique doivent être emballés et les matériaux d'emballage éliminés ou recyclés après leur emploi. Il existe maintenant des procédés modernes d'emballage permettant de réduire les nuisances liées à ces processus. Par ailleurs, le secteur de la céramique est tributaire de l'acheminement de ses produits vers les centres de distribution, ce qui est à l'origine d'importants tonnages de transport, les produits en question, à savoir briques, tuiles, carreaux grésés et produits réfractaires ayant un poids unitaire élevé. Le recours à des moyens de transport adaptés s'impose.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Dans l'ensemble, les étapes de procédés de la céramique commune et fine sont peu polluantes.
Tableau 5
Critères d'évaluation de l'impact des techniques sur l'environnement (Céramique)
ProcédéAirBruitEauSolPoste de travailEffl. gaz./ gaz de fuméesPoussière 1)Extraction122331Préparation133212Façonnage222112Emaillage332323Séchage212121Cuisson313121Tri113112Emballage111111Manutention 111112Affinage des produits122222Critères d'évaluation: 1 très faible; 2 faible; 3 relativement élevé; 4 élevé
1) Dépend de la composition du mélange.
Particulièrement dangereux en présence de quartz libre d'une granulométrie < 5 mðm
D'autre part, la protection du personnel et de l'environnement a pu être sensiblement améliorée grâce à la modernisation des technologies et à la mise en oeuvre de dispositifs de sécurité, par exemple:
- Secteur minier - exploitations à ciel ouvert: une planification judicieuse de l'extraction, un écoulement des eaux et un réaménagement final appropriés permettent de maîtriser les problèmes des carrières.
- Des circuits d'eau internes et des bassins de décantation en aval de la production minimisent la charge de pollution des eaux usées.
- L'insonorisation des équipements et l'adaptation des processus permettent d'éviter les maladies profession-nelles et leurs séquelles.
- Les rejets de fluor et de dioxyde de soufre doivent être ramenés à un niveau conforme aux valeurs prescrites par un pilotage approprié des processus de cuisson et l'installation de séparateurs.
- Dans les manufactures présentant un risque de silicose, les facteurs de risque sont éliminés grâces aux perfectionne-ments technologiques et à la mise en oeuvre de dépous-siéreurs. Le personnel est soumis à des examens périodiques visant à dépister toute anomalie.
Les dispositifs de lutte contre les nuisances dans les manufactures de céramique peuvent représenter jusqu'à 20% de l'investissement global. Afin de garantir à long terme les résultats souhaités dans les installations, leur bon fonctionnement doit être garanti par un entretien régulier, effectué selon les règles de l'art. Seule l'information des personnes concernées et leur sensibilisation aux problèmes rencontrés peuvent amener de réelles améliorations dans le domaine de la protection de l'environnement et des personnes.
Si des problèmes surgissent, la mise en oeuvre des mesures nécessaires sera d'autant plus facilitée si l'on a pris soin d'intégrer très tôt dans les processus de planification et de décision les groupes de population concernés au voisinage des entreprises.
Même dans les pays qui n'ont pas élaboré de directives légales, une étude des mesures de protection de l'environnement basée sur les matières premières à mettre en oeuvre et les procédés utilisés s'impose dès la phase de planification. Les dispositifs de protection de l'environnement doivent être suffisamment résistants afin qu'ils aient une durée de vie à la mesure de l'ensemble du projet et qu'ils puissent être entretenus facilement et à peu de frais.
6. Bibliographie
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Bauer, H.D., Mayer, P.: Zusammenführung staubtechnischer Daten und arbeitsmedizinischer Befunde am Beispiel von Asbesteinwirkungen, Sonderdruck aus "der Kompaß" 91, n° / 1981.
Betriebswacht, Datenjahresbuch 1991: Berufsgenossenschaft der keramischen und Glas-Industrie, Wurzbourg.
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Entwurf zur Abwasserverordnung Deutscher Industrie- und Handelstag, Anhang 17, 21 sept. 1990.
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Industrial Minerals and Rocks: 5th Edition 1983.
Mayer, P.: Grenzwerte für Asbest am Arbeitsplatz und in der Umwelt unter besonderer Berücksichtigung der keramischen und Glas-Industrie "Sprechsaal" 1/80, 1980.
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Mineral Commodity Summaries U.S.: Department of the Interior, Bureau of Mines, 1991.
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Schaller, K.H.: Weltle, D.: Schile, R.: Weissflog, S.; Mayer P. und Valentin, H.: Pilotstudie zur Quantifizierung der Bleieinwirkung in der keramischen und Glas-Industrie, Sonderdruck aus "Zentralblatt" Zbl: Arbeitsmed. Vol. 31, n° 11, 1981.
Schlandt, W.: Umweltschutz in der Keramischen Industrie, Beilage zur Keramischen Zeitschrift 36, n° 10, 1984.
TA-Luft (Technische Anleitung Luft): Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft - TA-Luft - Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air), 1986.
Siebzehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes 1990 (Verordnung über Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche brennbare Stoffe, 17. BImSchV).
48. Le verre
1. Présentation du domaine d'intervention
Les matières premières utilisées dans l'industrie du verre sont principalement le sable, la chaux, la dolomie et les feldspaths, ainsi que la soude, les borosilicates et toute une série de produits d'addition qui couvrent pratiquement tout le système périodique des éléments. Les produits obtenus sont une variété de verres possédant chacun des propriétés spécifiques, et qui après la phase de production, subiront pour la plupart des traitements supplémentaires (Tableau 1).
Tableau 1
Verre creuxVerre platVerre usuel et verres spéciaux- verres hauts- bocaux- flacons pharmaceutiques- verre d'emballage- verre plat (floatglass)- verre coulé - verre moulé - verre renforcé- verre d'optique - verre d'éclairage - objets usuels en verre - verrerie de laborat.- ampoules d'éclairageCristal de plomb etFibres minérales- cristal de plomb - gobeleterie - tubes cathodiques- fibres optiques- fibres de verre- fibres minérales- fibres borosilicates- fibres céramiques (résistant aux hautes températures)La plupart des verreries modernes ne se chargent plus de l'extraction des matières premières, mais achètent des matériaux présentant les propriétés physico-chimiques requises (granulométrie, taux d'humidité, impuretés). (En ce qui concerne l'impact sur l'environnement de l'exploitation des matières premières, on se réfèrera au dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert"). Pour le dosage et le malaxage de ces matériaux de nature très différente, les verreries sont équipées d'installations de mélange et de préparation. Le verre est obtenu par fusion du mélange vitrifiable dans des fours à bassin, plus rarement dans des fours à pots ou dans des fours spéciaux. Pour la fabrication des fibres minérales, on utilise parfois des cubilots et, pour la fabrication des fibres céramiques, des fours électriques.A l'heure actuelle, les gaz de fumée sont refroidis dans des installations à régénération ou à récupération, ce qui permet en même temps de réduire la consommation spécifique de combustible.
Après la fusion, le verre est mis en forme. Dans la plupart des cas, il doit être refroidi et amené à sa température de travail afin d'éviter les tensions internes. En général, les verres qui sortent du four sont des semi-produits qui doivent encore subir une ou plusieurs opérations de façonnage ou des traitements complémentaires (trempe, coulage, cintrage, assemblage, soudage et polissage). Les verres creux sont souvent décorés. Pour la fabrication des fibres, le verre provenant du four de fusion est étiré, soufflé ou pressé au moyen de diverses technologies.
Les capacités des entreprises de production du verre sont très variables. Il est fréquent qu'une verrerie regroupe plusieurs systèmes de fusion affectés à différentes gammes. Les fours à pot ont une capacité de production de 3 à 8 t/jour, celle des fours à bassin pour la fabrication des verres spéciaux est de 8 à 15 t/jour. Dans certains secteurs, les productions sont nettement plus élevées, et les bassins destinés à la fabrication du verre creux peuvent traiter entre 180 et 400 t/jour. Les fours pour la fabrication du verre plat (floatglass) ont des capacités de fusion de l'ordre de 600 à 1 000 t/jour.
Les températures de fusion du verre oscillent généralement entre 1 200°C et 1 500°C et dépendent essentiellement du mélange vitrifiable et du produit que l'on désire obtenir. L'apport d'énergie pour la fusion d'un kg de verre se situe entre 3 700 et 6 000 kJ. Les capacités ainsi que les consommations d'énergie indiquées ici sont des valeurs moyennes. Les valeurs effectives sont influencées d'une part par la construction et le mode de fonctionnement du four, d'autre part par la gamme de production et le taux d'utilisation effectif du bassin. La consommation spécifique d'énergie devrait, là où cela est possible, être réduite par l'utilisation de débris de verre (groisils ou calcin).
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Air
2.1.1 Effluents gazeux / gaz de fumée
Dans une verrerie, les combustibles utilisés pour la fusion du verre produisent des effluents gazeux. Les gaz de fumée contiennent des gaz résiduaires de combustion tels que l'oxyde de soufre (SO2) ou les oxydes d'azote (NOx), et des particules du mélange vitrifiable: alcalis (Na, K), chlorures (-Cl), fluorures (-F), et sulfates (-SO4).
·ð Anhydride sulfureux (SO2)
Dans les bassins à chaleur régénérée, les émissions d'anhydride sulfureux (SOx = SO2 + SO3) varient entre 1 100 et 3 500 mg/Nm³ d'effluents gazeux par cycle complet de fabrication. En cas de rinçage insuffisant des chambres de combustion, des valeurs de pointe nettement supérieures sont enregistrées en début de cycle (jusqu'à 5 800 mg/Nm³ d'effluents gazeux).
Les bassins chauffés totalement ou en partie à l'électricité et fonctionnant en continu permettent d'obtenir des taux de SOx plus faibles ( 50%) se traduit par une augmentation des émissions de cendres volantes et de particules de carbone.
Pour la mise en route de la sucrerie en début de campagne, il faut recourir à d'autres sources d'énergie. Si la sucrerie est équipée d'une raffinerie, il peut également s'avérer nécessaire de compléter la bagasse par d'autres combustibles. Une chauffe d'appoint est également nécessaire si l'installation reste arrêtée pendant des périodes prolongées. Là où la bagasse est utilisée comme matière première pour la fabrication de papier ou de panneaux agglomérés, on devra renoncer complètement à utiliser la bagasse et opter pour d'autres combustibles.
2.7 Alimentation en eau et évacuation des eaux usées
Chacune des opérations entrant dans la fabrication du sucre exige des quantités plus ou moins importantes d'eau. Les besoins en eau du processus d'extraction d'une sucrerie betteravière se chiffrent à 20 m³/t de betterave. Il est possible de réduire cet apport d'eau à 0,5 m³/t en ayant recours à des circuits fermés d'eau. Par ailleurs, il est indiqué de prévoir des circuits séparés pour les eaux très polluées (eaux de transport, de nettoyage, de régénération, eau de précipitation) et les eaux peu polluées (eaux de refroidissement des turbines et des pompes, eau de barrage, eau de lavage de gaz, excédent d'eau de condensation) car l'eau peu polluée (en Allemagne < 60 mgl DCO ou 30 mg/l DBO5) peut alors être déversée dans un cours d'eau. Dans une sucrerie bien gérée, il est possible de réduire le volume des eaux usées très polluées à 0,2 m³/t de betterave; il faut veiller à ce qu'il ne dépasse pas 0,5 m³/t car dans ce cas les frais d'épuration des eaux usées font que la production n'est plus rentable. La pollution de l'eau augmente tout au long de la campagne sucrière et finit par atteindre des DCO de 6 500 mg/l et des DBO5 de 4 000 mg/l et plus. Les usines traitant la canne à sucre génèrent d'importantes quantités d'eau de lavage (jusqu'à 10 m³/t) et de condensat mixte (eau de précipitation) issu de la condensation des vapeurs et du raffinage du sucre brut. Ces eaux doivent circuler en circuit fermé (besoins importants de terrain en cas de bassins d'aération, investissements élevés en cas de tours de refroidissement). On constate une forte pollution de l'eau de lavage de la canne (260 à 700 mg/l DBO5), des résidus de filtration (2 500 à 10 000 mg/l DBO5), de l'eau de nettoyage du charbon animal et des résines d'échangeur d'ions dans les raffineries (750 à 1 200 mg/l DBO5). Les eaux de nettoyage comprennent aussi les eaux usées ayant servi au lavage des locaux et installations de fabrication pendant et après la campagne sucrière, de même qu'au nettoyage des véhicules de transport du sucre. Les jus et eaux qui s'échappent en cas d'incident de fonctionnement (le jus clair a p. ex. une DBO5 d'env. 80 000 mg/l) viennent s'y ajouter, de sorte que l'on peut avoir des valeurs de jusqu'à 18 000 mg DBO5/l. Les négligences sont la principale cause de pollution excessive des eaux usées. Si l'entreprise est bien gérée, il est possible d'éviter que ces eaux usées atteignent des valeurs de plus de 5 000 mg DBO5/l. Pour réduire la charge organique en même temps que les pertes de sucre dans le condensat mixte (30 à 150 mg/l), il faut impérativement prévoir des séparateurs sur les conduites d'évacuation des vapeurs.
Dans une sucrerie, la gestion des effluents doit avoir pour objectif de réduire le plus possible les quantités d'eau polluées qui seront ensuite déversées dans le milieu récepteur, avec ou sans traitement préalable. Parmi les mesures visant à économiser l'eau et à réduire la pollution, il faut avant tout citer le recyclage des eaux de process. Les flux étant organisés en circuit fermé, on fera en sorte que les eaux peu polluées, ne nécessitant aucun traitement, soient déversées dans le milieu récepteur.
Les procédés d'épuration des eaux usées susceptibles d'être mis en oeuvre dans les sucreries dépendent dans une large mesure des données locales. Le concept adopté pour les eaux usées et les circuits d'eau a une influence décisive sur la taille de l'installation et sur le degré d'épuration pouvant être obtenu.
Les eaux usées sont d'abord soumises à un prétraitement mécanique visant à éliminer les matières en suspension avant de subir un traitement aérobie. La méthode la plus simple - et préférable de loin à toutes les autres - de traitement des eaux usées chargées de substances organiques d'une sucrerie est leur collecte dans un système de lagunes étagées fonctionnant suivant le principe du trop-plein. Les eaux usées y subissent un processus d'auto-épuration. Le temps nécessaire à une épuration suffisante des eaux usées sur plusieurs niveaux dépend des facteurs suivants:
- niveau de l'eau dans la lagune étagée,- surface de lagunage,- fond de la lagune/étanchéité suffisante par rapport au sol,- conditions atmosphériques,- arrivée d'eau d'autre origine.
L'auto-épuration dans la lagune étagée est d'autant plus rapide si la profondeur de l'eau est faible et la température élevée. La profondeur de bassin ne doit pas être supérieure à 1,20 m dans les zones à climat tempéré tandis que des valeurs de 1,50 m sont tout à fait acceptables dans les zones subtropicales/tropicales (culture de la canne à sucre). Une forte évaporation entraîne une concentration des composants des eaux usées; l'afflux d'eaux d'autre provenance et l'apparition de fortes précipitations se traduisent par une dilution des eaux à épurer dans le bassin. L'épuration des eaux usées ayant une concentration de 5 000 mg DBO5/l, charge courante dans l'industrie sucrière locale, exige un rendement permanent d'au moins 99% si on veut obtenir une DBO5 de 30 mg/l. Avec une profondeur de bassin de 1 m et un temps de séjour de 6 à 8 mois, on obtient des valeurs de 100 mg DBO5/l, ce qui correspond à une eau partiellement épurée biologiquement. Dans les zones de culture de la canne à sucre, il est possible d'obtenir une épuration biologique intégrale (et une DBO5 de moins de 30 mg/l) en 5 à 6 mois avec une bonne technique de lagunage étagé. Cette méthode de longue durée pourrait permettre de résoudre le problème des eaux usées dans l'industrie sucrière de la betterave, à condition de disposer de surfaces d'étang suffisantes. L'industrie de transformation de la canne à sucre dispose généralement de terrains plus vastes et a de ce fait recours presque exclusivement à la méthode du lagunage étagé.
La dégradation des substances organiques s'accompagne de différents processus aérobies et anaérobies. Les phénomènes de fermentation et de putréfaction que l'on observe au cours des processus anaérobies peuvent dégager des odeurs gênantes, avant tout par formation d'hydrogène sulfuré et d'acide butyrique. Il est néanmoins possible de pallier cet inconvénient en choisissant des sites adéquats et en assurant une oxygénation supplémentaire suffisante. Dans le cas des procédés d'épuration par boues activées, l'oxygène est amené dans l'eau grâce à un système d'aération.
Les installations continues compactes se caractérisent par une plus forte densité des micro-organismes et un apport plus élevé d'oxygène; le degré d'épuration est d'env. 90%. La charge volumique est nettement supérieure. Elle est de l'ordre de 2 à 7 kg DCO (m³/jour). L'énergie nécessaire pour l'apport d'air est d'env. 3,5 kWh (m³/jour).
Les installations de traitement anaérobie des eaux usées sont composées de grandes citernes (env. 3 000 à 7 000 m³) dans lesquelles des bactéries anaérobies dégradent les substances organiques pour donner du biogaz (env. 75 à 80% de méthane). Leur rendement est excellent dans le cas des eaux usées très polluées. Les composants organiques sont dégradés à raison d'env. 80 - 85%, le reste de la dégradation s'effectuant par traitement aérobie dans le système d'aération. L'avantage de ce procédé est qu'il permet d'utiliser directement le méthane comme source d'énergie pour le chauffage des citernes et de résoudre le problème des odeurs, sans compter le gain de place par rapport aux lagunes.
Le volume des boues résultant du traitement des eaux usées est minime à côté des importantes quantités de boue provenant des circuits d'eau de lavage et éventuellement de l'épuration du jus (boues de chaux). Leur utilisation est la même que celle des écumes de filtration (TZ. 2.3). Le "traitement extensif des eaux usées" se fait généralement par le biais d'une irrigation par aspersion et très rarement par ruissellement. Il faut dans ce cas des surfaces planes, non drainées, des sols profonds n'ayant pas tendance à l'envasement et une nappe phréatique suffisamment basse (> 1,30 m). Les phénomènes suivants accompagnent le passage des eaux dans le sol:
- Filtration mécanique à la surface;
- Absorption des substances dissoutes par les bactéries du sol;
- Oxydation biologique de la matière filtrée et adsorbée par les bactéries du sol pendant les périodes de repos entre les différents apports d'eaux usées.
L'irrigation par ruissellement se fait généralement sur de petites parcelles entourées de diguettes (appelées filtres d'accumulation). Les faibles dimensions des parcelles et les diguettes empêchent dans une large mesure la mécanisation des façons culturales. Seules s'y prêtent les espèces cultivées à port érigé et pouvant supporter l'eau en excès, p. ex. les arbres et les prairies,.
L'aspersion est le procédé d'épuration biologique nécessitant le plus de travail. Les matières décantables doivent être éliminées afin de minimiser les risques de colmatage dans les dispositifs d'aspersion. L'alimentation doit être intermittente et la quantité distribuée par unité de surface ne doit pas être trop importante (< 500 mm/période de végétation - pas plus de 80 mm par aspersion). Si elles ont subi une épuration préalable dans des lagunes étagées de façon à ne pas dépasser 180 mg de DBO5/l,. les eaux usées peuvent également servir pour irriguer des surfaces drainées, à condition que la nappe phréatique soit suffisamment profonde. Outre l'effet d'épuration des eaux dans le sol, l'emploi des eaux usées pour l'irrigation a par ailleurs une action fertilisante.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
3.1 Exigences relatives à la limitation des émissions
Parmi les exigences auxquelles doivent satisfaire les sucreries, nous distinguerons ici les exigences générales et les exigences spécifiques. La réglementation générale sur la limitation des émissions porte sur les aspects suivants :
- les seuils d'émission dont le dépassement peut être évité par la mise en oeuvre des moyens correspondant à l'état actuel de la technique,
- les exigences relatives à la limitation des émissions compte-tenu de l'état actuel de la technique,
- des exigences diverses visant à prévenir les atteintes à l'environnement par pollution atmosphérique,
- les procédés permettant de mesurer les émissions.
A cet égard, on préconisera les mesures suivantes:
- Réduction des émissions gazeuses par encoffrage des équipements concernés.
- Enregistrement des flux d'émissions gazeuses.
- Recyclage de l'air et optimisation des processus grâce à la récupération de l'énergie thermique rejetée dans l'atmosphère.
- Conditions de rejet telles que les émissions gazeuses soient évacuées par le flux d'air atmosphérique.
- Les cheminées doivent avoir une hauteur d'au moins 10 m au-dessus du sol et dépasser le faîtage d'au moins 3 m; elles ne doivent toutefois pas être plus hautes que deux fois la hauteur du bâtiment.
- Dans le secteur du traitement des eaux usées, y compris les lagunes aérées, les équipements doivent être conçus et gérés de manière à empêcher dans la mesure du possible les fermentations anaérobies.
Les exigences spécifiques (p. ex. en Allemagne les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft") sont les suivantes:
- La température d'entrée dans la cuve des installations de séchage pour cossettes de betterave ne doit pas être supérieure à 750° C, sinon il convient de prendre les mesures adéquates afin de réduire les odeurs.
- L'émission de poussières dans les fumées humides ne doit pas dépasser 75 mg/m³ (f).
- Si on utilise des combustibles solides ou liquides, la teneur en soufre ne doit pas dépasser 1%, compte tenu d'un pouvoir calorifique inférieur à 29,3 MJ/kg pour les combustibles solides. Dans le cas contraire, les émissions gazeuses doivent être épurées de manière à les ramener à un taux équivalent.
Pour toutes les émissions considérées, l'élément déterminant est la charge polluante, qui s'obtient en multipliant le volume des gaz qui s'échappent de la cheminée par la concentration de substances nocives. Cette charge polluante est composée essentiellement de soufre, d'oxyde d'azote, de monoxyde de carbone et de poussières.
Les installations de chauffe qui ont une puissance calorifique < 50 MW doivent respecter les seuils limites d'émission suivants:
EmissionsUnitéCombustiblessolidesliquidesgazeuxPoussièresmg/m³50805COmg/m³250175100NOxmg/m³400300200SO2mg/m³2000170035Source: "TA-Luft"
Ces seuils se réfèrent à une teneur volumétrique en oxygène des émissions gazeuses de 3% pour les combustibles liquides et gazeux. Pour les combustibles solides, cette valeur est de 7% dans le cas du charbon et de 11% pour le bois.
Les cendres volantes et la suie sont les principaux responsables de la pollution de l'air lors de la combustion de la bagasse. Les gaz de fumée de la bagasse ne renferment pas de substances toxiques. En cas d'utilisation de fuel dans l'industrie sucrière de la canne, des valeurs de 0,5 à 1,0% en poids de soufre sont tolérées dans le fuel.
Le paramètre essentiel en matière d'épuration biologique et d'appréciation de la qualité des eaux d'un cours d'eau est la demande biologique d'oxygène (DBO5). C'est la quantité d'oxygène en mg/l qui est consommée en 5 jours à 20° C par les micro-organismes. La demande chimique d'oxygène (DCO) indique quant à elle la teneur de l'eau en substances oxydables; cette méthode ne tient pas seulement compte des substances actives biologiquement, mais aussi des composés organiques inertes. La méthode DCO (indicateurs: permanganate de potassium ou dichromate de potassium) est une méthode indispensable pour la détermination rapide du degré de pollution des eaux.
Dans ses directives pour l'industrie sucrière de la canne, la Banque mondiale affirme que trois paramètres sont d'une importance décisive pour l'évaluation de la présence de matières biodégradables dans les eaux usées de sucrerie et de leur impact sur l'environnement:
·ð DBO5 pour la détermination des substances organiques consommant de l'oxygène
·ð MEST (matières en suspension totales, mg/l) afin d'établir la quantité globale de matières en suspension (essentiellement substances inorganiques provenant de l'eau de lavage de la canne à sucre et des betteraves)
·ð pH: de très fortes variations du pH ont des effets néfastes sur la faune aquatique.
Les exigences minimums à respecter pour le déversement des eaux usées dans les cours d'eau sont basées sur les procédés d'épuration en usage dans les branches industrielles concernées. Elles doivent être adaptées à l'état actuel de la technique.
Les niveaux de rejet limites ci-après ont été définis en Allemagne pour la fabrication du sucre et les branches de fabrication connexes (notamment fabrication d'alcool et de levure à partir de la mélasse) (source: (1)):
A cm3/l Echantillon localiséDCO mg/l Echantillon compositeDBO5 mg/l Echantillon composite(GF) Echantillon localiséEau de barrage et eau de condensation0,360 --30 ----Autres eaux 0,5500 45050 404A = Volume des matières décantables.
GF = Toxicité pour les poissons, exprimée en tant que facteur minimum de dilution des eaux usées pour lequel tous les poissons contrôlés survivent pendant 48 heures dans des conditions normalisées. Dans le cas des lagunes aérées, ces valeurs sont valables pour les échantillons localisés.
Selon les données locales, il peut s'avérer nécessaire de définir des limites pour d'autres paramètres de déversement des eaux usées dans le milieu récepteur, p. ex. température, pH, ammonium, chlorure.
Aux Etats-Unis, la "Environmental Protection Agency" (Agence pour la protection de l'environnement - EPA) a défini des valeurs limites pour les sucreries de canne (fabriques de sucre de canne et raffineries).
Ces valeurs limites générales, considérées comme "best available technology economically achievable" (BATEA ou BAT, meilleure technologie disponible pouvant être mise en oeuvre dans des conditions économiques acceptables), sont les suivantes:
Sucrerie de canne(kg/t de canne)DBO5AValeur journalière max.0,100,24Moyenne de 30 jours0,050,08pH 6,0 - 6,9Fabrique de sucre blanc(uniquement condensat mixte)(kg/t de sirop brut)Valeur journalière max.0,180,11Moyenne de 30 jours0,090,035pH 6,0 - 6,9Fabrique de sucre liquide(uniquement condensat mixte)(kg/t de sirop brut)Valeur journalière max.0,300,09Moyenne de 30 jours0,150,03pH 6,0 - 6,9Les valeurs de référence pour les émissions sonores à proximité de sucreries sont de 60 dB(A) le jour et de 45 dB(A) la nuit (Allemagne). Les sucreries de canne sont généralement situées au coeur de la zone de culture, et très rarement à proximité de grandes zones d'habitation. Les usines sont de construction légère et ouverte (du fait du climat); les équipements de réception et de transport de la canne à sucre jusqu'au moulin sont installés en plein air (fort dégagement de poussières).
L'émission de bruit peut être limitée grâce à la protection acoustique des bâtiments et locaux, par capsulage des sources de bruit et par insonorisation.
Des protections individuelles contre le bruit doivent être prévues si le niveau sonore des sources de bruit ne peut être réduit ou si l'isolation acoustique des postes de travail bruyants n'est pas possible.
Ceci est notamment le cas des installations de déchargement et d'ensachage, de manutention de la canne et des broyeurs d'extraction, des installations de lavage de la matière première ainsi que du turbinage. Dans les ateliers, il s'agit essentiellement des travaux effectués sur les tours d'un diamètre > 500 mm, sur les machines à travailler la tôle, les perceuses et les machines à découper. Le niveau de puissance acoustique dans ces zones oscille entre 80 et 130 dB(A). En présence de valeurs > 85 dB(A), il convient de porter des protections auditives individuelles (bouchons d'oreilles, protecteurs antibruit). En présence de niveaux de pression acoustique > 115 dB(A), il est conseillé de combiner ces deux formes de protection acoustique.
3.2 Réduction et surveillance des émissions
Les mesures visant à éviter les dommages causés par l'anhydride sulfureux contenu dans les gaz de fumée consistent à retenir le SO2 dans des installations de désulfuration (p. ex. absorption dans du lait de chaux) et à utiliser des combustibles pauvres en soufre. Une installation de dépoussiérage par voie humide placée avant l'entrée dans la cheminée est une méthode efficace pour réduire la charge polluante des émissions gazeuses. Cette épuration par voie humide permet une séparation non seulement de la poussière, mais aussi du SO2 (env. 30%). En utilisant de la boue de carbonatation comme liquide de lavage, on obtient des concentrations de poussière de moins de 75 mg/m³ (f) dans le gaz épuré. Les émissions de SO2 sont par la même occasion réduites de 60 à 70%. Le "lavage par boue de carbonatation" permet donc d'éliminer la poussière et le SO2 d'une manière particulièrement favorable à l'environnement car il ne pose pas de problèmes supplémentaires d'eaux usées ou de résidus.
Les émissions de poussière dans l'atelier de cristallisation sont réduites à l'aide de dépoussiéreurs humides ou de filtres textiles. La concentration dans le gaz épuré est de moins de 20 mg/m³. Les quantités de poussière dégagées lors des opérations ultérieures de traitement et de conditionnement sont réduites de la même façon.
Dans l'industrie sucrière de la canne, le pourcentage généralement élevé de cendres volantes oblige à prendre des mesures adéquates d'épuration des gaz de fumée. Les anciennes installations de chauffe peuvent être équipées sans problèmes de séparateurs par voie humide ou par voie sèche (les cyclones, qui ont un rendement d'env. 96%, exigent plus d'investissements et d'entretien que les séparateurs par voie humide). Les besoins en eau pour une séparation par voie humide sont de l'ordre de 0,025 m³ d'eau/25 m³ de gaz.
Le contrôle des émissions et de la température dans les gaz résiduaires du générateur de vapeur et du séchage des cossettes est assuré par des dispositifs de mesure intégrés fonctionnant en continu. L'industrie du sucre de canne utilise essentiellement des appareils portatifs (p. ex. appareils d'Orsat) p. ex. pour la détermination de l'oxygène, du dioxyde et du monoxyde de carbone. Dans le cas d'installations neuves équipées de dispositifs d'épuration des émissions gazeuses de technologie récente et si les émissions de poussière sont inférieures à 75 mg/m³, des mesures quotidiennes avec un appareil portatif suffisent.
Les odeurs gênantes dues aux émissions d'ammoniac peuvent être évitées dans une large mesure dans les installations fonctionnant en continu par circulation en circuit fermé.
Les lagunes étagées devraient systématiquement être équipées de systèmes additionnels d'aération; des cylindres d'aération se sont avérés très efficaces sur de telles installations. Les lagunes ne doivent pas être situées à proximité immédiate de la sucrerie ou des habitations du personnel (surtout pas dans le lit des vents dominants).
Pour la détermination du débit des effluents, on pourra par ex. mesurer la vitesse d'écoulement à l'aide de turbines puis intégrer la section d'écoulement, ou mesurer le débit directement au moyen d'un déversoir de mesure.
Les échantillons composites prélevés pour le contrôle des effluents sont analysés suivant DEV (source: (5)) pour la DBO5 et conformément aux normes DIN pour les substances décantables, la DCO et la toxicité pour les poissons. Dans son document "Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes" l'Agence américaine pour la protection de l'environnement EPA a défini des méthodes d'évaluation des paramètres des effluents pour l'industrie du sucre de canne. Dans le cas des lagunes étagées, on peut se contenter d'échantillons localisés, étant donné les faibles variations dans le temps de la composition des eaux usées et les longues durées de séjour.
Pour s'assurer que la réglementation relative à la protection de l'environnement est effectivement respectée, il conviendrait de mettre en place des organes et mécanismes de surveillance, par. ex. en la personne d'un préposé à l'environnement. Celui-ci serait chargé de veiller au bon fonctionnement et à l'entretien régulier des équipements de lutte contre la pollution ainsi que de la formation et de la sensibilisation du personnel aux problèmes de l'environnement. Des services de soins médicaux devraient être prévus à l'intérieur de l'entreprise ainsi que pour la population avoisinante.
3.3 Seuils limites définis pour la protection de la santé
Substances pour lesquelles ont été définies des concentrations maximum en ambiance professionnelle (valeurs MAK) ou des concentrations techniques de référence (CTR):
mg/m3Applications/points d'émissionAmmoniac 35-Préparation des matières premières, extraction, épuration du jus, concentration du jus, lagunes étagées;Poussière d'amiante0,025-Isolation thermique, adjuvants de filtration (kieselgur);Plomb0,1-Laboratoire: solution aqueuse d'acétate de plomb pour la clarification des échantillons de jus en vue de déterminer la polarisation;Oxyde de calcium.5-Fabrication du lait de chaux: épuration du jus, neutralisation des acides, traitement des eaux usées; cuisson du calcaire;Acide chlorhydrique7-Station d'évaporation: cuisson à l'acide chlorhydrique dilué pour l'élimination des incrustations (carbonate de calcium); Formaldéhyde1,2-Désinfectant: aux stades de la production où les pullulations microbiennes sont à craindre, principalement dans l'extraction;Hydrazine 0,13-Agent anticorrosif pour l'eau des chaudières (liaison chimique de l'oxygène avec l'hydrate d'hydrazine);Dioxyde de carbone9000-Epuration du jus (carbonatation); cuisson du calcaire;Anhydride sulfureux5-Fabrication à partir du soufre dans les fours à soufre, épuration du jus (sulfitation), acidification de l'eau d'extraction, gaz résiduaire en cas d'utilisation de combustibles fossiles;Hydrogène sulfuré.15-Préparation de la matière première; lagunes étagées;Poussières (en général)6-Réception de la matière première et broyage, séchage des pulpes et du sucre, ensachage du sucre; stockage de la bagasse résiduelle.Les floculants synthétiques ne dégagent pas de poussière et n'irritent pas la peau lorsqu'on les manipule; d'une manière générale, ils ne sont pas toxiques. Les substances cancérigènes et celles dont il est permis de supposer qu'elles ont un potentiel cancérigène sont les suivantes: poussières d'amiante, chromate d'alcali et chromate de plomb (réactifs de laboratoire), formaldéhyde, hydrazine, fumées du soudage.
La dose létale (DL50) d'une solution de formaldéhyde titrant 39% est de 800 mg/kg de poids du corps (administration orale: rat); dans l'ordonnance allemande sur les substances chimiques, elle est classée parmi les substances dangereuses "moyennement toxiques" et porte le symbole de danger R22 ("nuisible à la santé en cas d'ingestion") (nécroses de la bouche, de l'oesophage, de l'estomac).
Mesures: Toujours garder sous clef les substances chimiques toxiques; porter des gants en caoutchouc pour les analyses; veiller à un nettoyage soigneux des récipients et des instruments; prévoir des hottes d'aspiration et des dispositifs d'aération.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
La fabrication du sucre résulte de l'action conjuguée de l'agriculture (production des plantes) et de l'industrie (technologie de transformation). Il existe des liens étroits dans les domaines écologique et technique. La mise en oeuvre de méthodes agricoles modernes pour la culture de la matière première, notamment pour la fertilisation et la protection des végétaux aura une influence favorable sur la valeur technologique de la betterave et de la canne à sucre (ensemble des propriétés physiques, mécaniques, chimiques et biologiques de la matière première). Des plantes de qualité supérieure faciliteront l'extraction et l'épuration du jus, ce qui se traduira par un meilleur rendement technologique et par conséquent une rentabilité supérieure de la sucrerie (taux supérieur d'extraction de sucre).
La bagasse résiduelle peut servir pour la production d'énergie électrique destinée au réseau public (dossiers sur les centrales électriques) ou pour la fabrication d'agglomérés (combustible pour usages domestiques). La bagasse sert en outre de matière première dans la fabrication de panneaux de fibres durs, de carton ou de papier (domaine d'intervention "Bois, scieries, transformation du bois, produits du bois" et "Pâte cellulosique et papier"). La mélasse ainsi que le jus de la canne à sucre et de la betterave sucrière sont utilisés comme matière première dans les processus de fermentation (domaines d'intervention consacrés à la fermentation et à la biotechnologie). De nombreuses branches de l'industrie des denrées alimentaires utilisent le sucre. Le sucre raffiné d'une grande pureté se prête à la fabrication de médicaments (domaine pharmaceutique).
Toutes les sucreries betteravières et quelques sucreries de canne sont équipées de fours à chaux pour la fabrication d'oxyde de calcium et de dioxyde de carbone; il existe donc un lien entre la fabrication du sucre et le domaine d'intervention décrit dans le dossier "Industrie et artisanat - Ciment et chaux, plâtre".
Il existe par ailleurs des rapports avec les domaines "Adduction et distribution d'eau en milieu urbain", "Alimentation en eau des régions rurales", "Assainissement " et "Elimination des déchets" en général.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Les processus d'extraction du sucre et de la transformation des sous-produits ont des effets multiples sur l'environnement. Ils peuvent être réduits à l'aide de méthodes et procédés éprouvés de façon à obtenir des charges polluantes minimales, dont certaines sont imposées par la législation. La part des coûts imputable aux dispositifs de lutte contre la pollution est d'env. 15 à 20% du montant total des investissements pour les sucreries betteravières neuves et de 10 à 15% pour les sucreries de canne.
Le volume des eaux usées peut être réduit à un minimum grâce à une conception optimale des circuits internes d'eau et à la mise en oeuvre de procédés d'épuration éprouvés (dégradation dans des lagunes étagées/installations d'épuration biologique). Il importe de procéder à des contrôles systématiques du processus afin d'éviter que des solutions saccharifères ne soient déversées dans les circuits d'eau. Ceci aura non seulement pour effet de réduire les charges polluantes mais aussi d'améliorer le taux d'extraction et la rentabilité. Les écumes de filtration mêlées à de la terre peuvent servir pour l'amendement du sol après dégradation des charges polluantes. Il serait bon de prévoir la production de biogaz comme combustible dès le stade de la planification d'une sucrerie.
Les émissions des installations de production d'électricité et de séchage peuvent être limitées grâce aux techniques d'épuration mises au point à cet effet. Il faut notamment s'attendre à un pourcentage élevé de suie et de cendres dans les émissions gazeuses si la bagasse est utilisée comme combustible; dans ce cas, il faudra prévoir des dispositifs d'optimisation du processus de combustion et d'épuration des gaz résiduaires.
La construction ouverte des sucreries dans les zones climatiques chaudes rendant inefficace toute mesure de protection contre le bruit, seul un éloignement suffisant par rapport aux zones d'habitation permettra d'éviter les nuisances acoustiques à l'extérieur de l'usine.
D'une manière générale, on peut affirmer que les nuisances générées par une sucrerie peuvent être minimisées grâce aux technologies existantes. Dès le stade des études, on devra veiller à ce que le parfait état de fonctionnement des installations soit assuré pendant des années et faire en sorte que celles-ci soient utilisées de manière optimale. Ceci implique qu'une formation adéquate soit dispensée aux techniciens et que ces derniers aient conscience de la nécessité de procéder régulièrement aux travaux de maintenance. Des projets de formation pour techniciens et artisans peuvent facilement être mis en oeuvre dans les sucreries.
Les sucreries contribuent au développement économique général d'un pays grâce notamment à l'intensification de l'agriculture, à l'amélioration des infrastructures, à l'amorce d'une industrialisation des régions rurales, à la création d'emplois dans l'agriculture et dans l'industrie. Elles attirent de ce fait le potentiel de main-d'oeuvre des zones avoisinantes. Il en résulte en règle générale une croissance incontrôlée des communes avec pour effet que les infrastructures et les services publics sont bien vite saturés. Il convient donc d'éviter dès le départ que les nouveaux venus s'établissent à proximité immédiate du chantier. Afin de minimiser de prime abord les conséquences néfastes, on devra dès le stade de planification travailler en collaboration étroite avec les autorités compétentes en matière de planification du développement régional. De même, il faudra prévoir une participation des groupes de population concernés, et notamment des femmes, à la prise de décisions à tous les niveaux de la planification afin que des problèmes éventuels, tels des conflits relatifs à l'utilisation des terres, puissent être maîtrisés.
6. Bibliographie
(1) Achtzehnte Allgemeine Verwaltungsvorschrift über Mindestanforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer (Zuckerherstellung), janvier 1982.
(2) Autorenkollektiv, Die Zuckerherstellung, Fachbuchverlag, Leipzig, 1984.
(3) Bronn W.K.: Untersuchung der technologischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten einer Abfallminderung in Hefefabriken durch Einsatz von anderen Rohstoffen anstelle von Melasse, Forschungsbericht, 1985.
(4) Davids, P. et Lange, M.: Die TA-Luft, Technischer Kommentar, Herstellung oder Raffination von Zucker, 672 - 678, Verlag des Vereins Deutscher Ingenieure, 1986.
(5) Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung, Fachgruppe Wasserchemie, 1979.
(6) Großfeueranlagen-Verordnung, Dreizehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes, 1983.
(7) Hugot: Handbook of Cane Sugar Engineering, Elsevier Scientific Publishing Company, 1972.
(8) International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis, Report of the Proceedings of the 20th Session, 1990.
(9) Korn, K.: Harmonisierung von Umweltschutz und Kostenbelastung an Beispielen der deutschen Zuckerindustrie 12, 1987.
(10) Meade, G.P., Chen J.C.P.: Cane Sugar Handbook, John Wiley Sons, N.Y. 1985.
(11) National Institute of Occupational Safety and Health, Registry of Toxic Effects of Chemical Substances, 1984.
(12) Persönliche Mitteilungen des Instituts für Landwirtschaftliche Technologie und Zuckerindustrie zu Fragen über alternative Chemikalien zur Desinfektion und Reinigung von Säften in der Zuckerindustrie, 1991.
(13) Reichel, H.U.: Auswirkungen der TA-Luft und der Großfeueranlagen-Verordnung auf die Zuckerindustrie, 1985.
(14) TA-Luft (Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air): Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz, 1986.
(15) Technische Regeln für gefährliche Arbeitsstoffe, Bundesarbeitsblatt, 1985.
(16) UNEP-Industry- & Environment Overview Series, Environmental Aspects of the Sugar Industry, 1982.
(17) Untersuchungen über Desinfektionsmittel für deren Einsatz in Extraktionsanlagen, Nickisch/Hartfiel/Maud, Zuckerindustrie 108, 1983.
(18) Zucker-Berufsgenossenschaft, Lärmbereiche in der Zuckerindustrie, 1978.
Annexes:
Annexe 1: Schéma de fonctionnement - Fabrication de sucre brut à partir de canne à sucreAnnexe 2: Schéma de fonctionnement - Fabrication de sucre blanc à partir de betteraves sucrièresAnnexe 3: Schéma de fonctionnement - Raffinage de sucre de canne brutAnnexe 4: Circuits d'eau d'une sucrerie (betteraves sucrières)Annexe 5: Contrôle des effluents d'une sucrerie (canne à sucre)
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Le sucre - Annexe 1
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Le sucre - Annexe 2
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Le sucre - Annexe 3
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Le sucre - Annexe 4
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Le sucre - Annexe 5
57. Bois, scieries, transformation du bois, produits du bois
1. Présentation du domaine d'intervention
Le bois est à la fois le premier matériau et la première source d'énergie que l'homme ait mis à profit. En tant que ressource renouvelable, il lui revient une importance particulière. Malgré les possibilités offertes par les métaux, les matières synthétiques et les minéraux, le bois a conservé une position privilégiée parmi les matières premières. Les bois tropicaux notamment ont fait carrière au cours des 30 dernières années comme bois d'oeuvre et de décoration, en raison de leurs qualités technologiques particulières. Dans la plupart des pays tropicaux et subtropicaux, le bois constitue une source d'énergie très importante.
L'exploitation de cette ressource s'articule autour des activités principales suivantes:
- Production (foresterie, y compris afforestation), coupe et transport;
- Transformation mécanique du bois (sciage, rabotage, fraisage, ponçage);
- Fabrication de panneaux de bois reconstitué (contre-plaqué, panneaux de particules, panneaux de fibres);
- Transformation en un autre produit par altération chimique profonde;
- Combustion.
Les commentaires présentés dans ce qui suit s'appliquent avant tout au premier traitement, c'est-à-dire au traitement mécanique du bois, à la fabrication et à la production de charbon de bois. La question du bois de feu n'est abordée que très sommairement.
En tant qu'activité de transformation secondaire, la confection de papier et de cellulose ne sera pas prise en compte ici, un autre dossier relatif à l'environnement étant consacré spécialement à ce sujet ("Pâte cellulosique et papier").
Il est possible d'éviter la majeure partie des nuisances liées au traitement et à la transformation du bois, à savoir les poussières, le bruit et les odeurs, en choisissant correctement le site des exploitations, c'est-à-dire à l'écart des zones d'habitation (voir également dossier consacré à la planification de la localisation des activités industrielles et commerciales). Le port de protections adéquates contre le bruit et les poussières permettra d'atténuer les effets directs de ces nuisances pour le personnel travaillant sur place. En revanche, les eaux usées posent des problèmes plus délicats qui devront être étudiés avec soin.
Pour ce qui est de l'importance des répercussions sur l'environnement, il est à noter que les cultures itinérantes sur brûlis sont extrêmement préjudiciables. Souvent, elles représentent le principal facteur de destruction de la forêt.
En ce qui concerne les effets de ce secteur sur l'emploi, force est de constater que les métiers du bois sont presque exclusivement réservés aux hommes.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Transformation mécanique du bois
Le bois est une matière première qui se renouvelle constamment et qui est essentiel-lement fournie par les forêts naturelles. Dans bien des pays, les plantations ne jouent encore qu'un rôle accessoire.
Là où les rôles sont partagés entre les services publics d'une part et les concessionnaires privés d'autre part, les divergences entre les objectifs économiques et les orientations politiques en matière d'aménagement forestier sont souvent à l'origine de conflits d'intérêts.
La transformation proprement dite débute dans la scierie, où le bois arrivant de la forêt est écorcé (si cela n'a pas déjà été fait), tronçonné et débité. Le bois de sciage est soit utilisé directement comme bois de construction, soit est encore travaillé par rabotage, fraisage, ponçage, peinture et imprégnation.
Les scieries sont des exploitations dans lesquelles le bois rond est débité en planches, plateaux ou madriers (première transformation). Le travail du bois à l'aide de machines s'accompagne inévitablement de bruit et de poussière. Par ailleurs, les éléments ainsi obtenus nécessitent souvent un traitement de surface, auquel cas les teintures et vernis employés dégagent des vapeurs dégageant une forte odeur.
·ð Bruit
Les équipements mécaniques nécessaires à l'industrie du bois pour le transport, le débitage, le fraisage, le rabotage et l'aspiration des poussières sont autant de sources de bruit, à plus forte raison lorsque les conditions climatiques incitent à laisser les scieries à l'air libre, au lieu d'abriter les équipements dans des locaux fermés.
Mais les sites étant généralement choisis pour la proximité des matières premières, donc à l'écart des agglomérations, les nuisances touchent en premier lieu le personnel. Le port de protections auditives devrait donc être obligatoire. Dans le cas d'implantations nouvelles ou de l'acquisition de nouveaux équipements, on aura soin de choisir des outils offrant un bon degré d'insonorisation.
Les vibrations ont également des répercussions négatives sur le personnel servant. On veillera à limiter le phénomène lors de la mise en place des massifs de fondation et de l'aménagement des postes de travail.
·ð Emission de poussières
Outre le bruit, les procédés de transformation mécanique du bois génèrent de la poussière. Si le bois est usiné dans les scieries, il y arrive généralement à l'état vert, les fibres étant saturées. Les émissions de poussières restent donc relativement faibles et ne nécessitent généralement pas de filtres textiles ou de dépoussiéreurs par voie humide. En cas d'entreposage de copeaux à l'air libre, il faudra néanmoins prendre certaines précautions pour éviter les poussières volantes.
Le problème se pose plus sérieusement dans les ateliers de menuiserie, de fabrication de meubles ou des établissements analogues. Les poussières sont produites ici en plus grande quantités et sont de nature différente. Leur finesse, qui s'exprime par la taille des grains et la proportion de particules plus ou moins fines, est un critère particulièrement important. Les poussières fines sont par nature plus difficiles à éliminer que les particules plus grossières et représentent un plus grand risque pour la santé des personnes concernées, notamment lorsqu'elles pénètrent dans les poumons. Par rapport aux autres opérations de travail du bois, le ponçage produit une proportion de poussières fines bien plus élevée.
Le sujet qui inhale des poussières de bois, en particulier de bois durs, peut absorber en même temps des substances nocives et se trouver ainsi exposé à de graves maladies. Les risques de maladie liés spécialement au travail du bois devront donc être examinés à l'avance et faire l'objet de mesures préventives adéquates.
Pour limiter le dégagement de poussières sur les postes de travail, les machines devront être dotées de dispositifs d'aspiration, une précaution destinée non seulement à la santé du personnel, mais aussi à la prévention des incendies et explosions. Les machines sont à encoffrer et les installations d'aspiration et de manutention à dimensionner de façon à assurer un captage et une évacuation suffisante des poussières. Si le groupe d'aspiration est capable de produire une forte dépression dans le local de travail, il faudra prévoir un système d'équilibrage, mais en évitant les courants d'air aux postes de travail. Ces mesures sont recommandées également pour les bâtiments industriels de type partiellement ouvert.
Si le processus de traitement ou de travail du bois dégage des substances nocives, il est interdit de réintroduire l'air dans les ateliers. Dans les cas où la recirculation est admissible, il faudra néanmoins respecter les seuils limites de poussière sur le lieu de travail. L'évacuation de la poussière aspirée doit se faire par des tuyauteries non inflammables, incassables et présentant une bonne tenue à l'usure. Les tuyaux d'aspiration et la vitesse de circulation de l'air sont à concevoir de façon à empêcher tous dépôts indésirables dans le système.
Avant de rejeter l'air extrait à l'atmosphère, les poussières devront être séparées, ce que l'on obtient au moyen de séparateurs centrifuges ou de filtres à toile. Pour les poussières de ponçage, il faudra recourir à des filtres à toile plus sophistiqués et à meilleur rendement. En raison des risques d'incendie et d'explosion, les dispositifs d'aspiration devront comporter des dispositifs de prévention tels que membranes de ruptures, évents, dispositifs de détection d'étincelles, détecteurs de fumée et appareils d'extinction.
·ð Effluents gazeux
Lors du séchage du bois, certaines substances volatiles provoquent des nuisances olfactives. L'air extrait des séchoirs utilisés doit donc être évacué de façon à éviter les odeurs.
Comme cela a déjà été mentionné, les entreprises de transformation du bois sont souvent implantées à l'écart des agglomérations, de sorte que les premiers touchés par les effluents gazeux sont les membres du personnel. Cette nuisance peut donc toujours être minimisée si l'on choisit judicieusement le site des exploitations (éloignement, vents dominants).
Pour le reste, les effluents gazeux ne jouent qu'un rôle mineur dans l'industrie du sciage.
·ð Analyse et appréciation des effets sur l'environnement
En Allemagne, les exploitations de l'industrie du bois sont soumises aux Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft", d'une part, et sur la protection contre le bruit (TA-Lärm), d'autre part. Les textes officiels de 1986 fixent à 20 mg/m3 la concentration maximale de poussière de bois inhalable pour un débit massique de 0,5 kg/h. Les seuils prescrits sont plus bas pour les poussières provenant de bois traités avec certains préservants.
Pour la plupart des substances organiques libérées lors de la transformation du bois, les valeurs limites de concentration se situent à 150 mg/m3 pour 3 kg/h. Pour les poussières en suspension préjudiciables à la santé, la concentration maximum est fixée à 0,45 mg/m3 ou 0,30 mg/m3.
En ce qui concerne les bruits émis, la grandeur servant de référence est le niveau de pression acoustique. En Allemagne, les mesures et l'appréciation du bruit s'expriment selon trois courbes de fréquence: mesure individuelle, niveau effectif et niveau d'appréciation (normes DIN, prescriptions de l'Association des ingénieurs allemands - VDI). Les valeurs limites admissibles se situent en Allemagne à 35 ou 70 dB(A) selon la courbe d'appréciation retenue.
Pour ce qui est des produits de préservation du bois, on vérifiera leurs différents composants (les produits contenant des PCB sont interdits en RFA). Les produits doivent être conservés dans des récipients fermés de façon à exclure les risques d'accidents. Lors du traitement des bois avec un produit de préservation, le surplus s'égouttant des pièces ne doit pas s'écouler de façon incontrôlée. On veillera à appliquer les mesures de prévention contre les accidents et les incendies. Les déchets doivent faire l'objet d'une évacuation conforme à leur nature.
Dans le cas de nouvelles acquisitions ou de l'équipement de nouvelles exploitations (scieries, usinage du bois), les présentes prescriptions serviront de référence à défaut de réglementations nationales.
·ð Interactions avec d'autres domaines d'intervention
En règle générale, les scieries s'approvisionnent auprès des exploitations forestières environnantes. Il est ici très important de veiller à ce que le bois provienne d'aménagements sylvicoles convenablement gérés de façon à assurer la pérennité de cette ressource (stratégie d'exploitation, coordination des différents plans d'exploitation, régulation de la production, sylviculture et techniques de récolte du bois).
Les produits des scieries sont destinés essentiellement à l'industrie de transformation du bois et aux exploitations artisanales (bâtiment, meubles, emballage) ainsi qu'à l'exportation. Quant aux résidus du sciage, ils servent de matière première à l'industrie du bois reconstitué et en particulier à la fabrication d'aggloméré.
La combustion des chutes et résidus concerne toutes les activités de transformation du bois. Elle fait donc l'objet d'un point distinct.
La transformation mécanique du bois est liée avant tout à deux types de nuisances: le bruit et les poussières. En revanche, les effluents gazeux et les odeurs sont spécifiques au séchage artificiel et au traitement du bois, mais restent relativement limités. Ces émissions sont principalement incommodantes et salissantes. Dans l'ensemble, la scierie n'est pas une industrie qui porte atteinte à l'environnement ou qui entraîne des risques écologiques, si l'on fait abstraction des traitements de préservation du bois. Les problèmes soulevés peuvent être évités pour peu qu'on choisisse avec soin l'implantation des usines et des lieux d'habitation.
2.2 Bois reconstitué
Le terme de bois reconstitué englobe différents types de matériaux vendus par panneaux, notamment l'aggloméré, le contre-plaqué et les panneaux de fibre. A l'exception de certaines sortes de panneaux de fibres, ces produits à base de bois contiennent également un liant adhésif organique ou inorganique ainsi que des adjuvants dans certains cas.
Les principaux liants sont des résines aminoplastes et phénoplastes, des produits de condensation obtenus à partir d'un composé aminé (urée, mélanine) ou d'une substance phénolique (phénol, résorcine, crésol ou formaldéhyde). L'assemblage de panneaux d'aggloméré sur la base de colle diisocyanate est un procédé relativement nouveau. Pour le latté, on utilise des colles polyvinyl-acétate (granulite).
·ð Fabrication de panneaux de particules (aggloméré)
Pratiquement tous les bois, chutes et résidus, et dans une certaine mesure les parties végétales fibreuses, l'écorce et la biomasse peuvent servir de matériau de base pour la fabrication de panneaux. La première étape du traitement consiste à déchiqueter le matériau brut. Les bois longs et les bois ronds sont soit réduits en menus morceaux au moyen de fragmenteuses à tambours, soit transformés directement en copeaux à l'aide de déchiqueteuses. L'étape suivante est le séchage. Les particules obtenues sont ensuite étalées sous forme de nappe, entreposées, encollées et pressées à chaud. Les premières étapes de travail mentionnées s'effectuent dans des installations fermées sans émissions notables. Celles-ci n'apparaissent que lors du collage à chaud dans la presse par des températures de 160 à 220°C. Les travaux de finition sont l'équarrissage, le ponçage et la mise au format des panneaux.
Les liants les plus couramment employés sont des résines aminoplastes et phénoplastes, des produits de condensation obtenus à partir d'un composé aminé (urée, mélanine) ou d'une substance phénolique (phénol, résorcine, crésol et formaldéhyde). L'assemblage de panneaux d'aggloméré sur la base de colle diisocyanate est un procédé relativement nouveau.
·ð La fabrication du contre-plaqué
Le contre-plaqué est obtenu par collage de plusieurs placages superposés appelés plis (contre-plaqué multiplis). Dans le cas du contre-plaqué latté, le pli central est remplacé par un noyau de bandes de bois juxtaposées, enserré par deux feuilles de placage (parfois quatre).
Le bois brut sélectionné est scié, tranché ou déroulé pour obtenir des placages qui seront ensuite séchés, encollés et comprimés. La finition comprend le délignage, le ponçage et la conformation.
·ð La fabrication des panneaux de fibre
On distingue les panneaux de fibre tendres, semi-durs et durs.
Les panneaux de fibre tendres sont exempts de liant. Les panneaux durs eux non plus ne contiennent pas de colle, tout au plus une résine phénol-formaldhéhyde en très faible quantité. Les panneaux semi-durs comportent tout comme les agglomérés 7 à 9% de liant adhésif.
La réalisation de tels panneaux commence par la production des fibres de bois, obtenues par traitement mécanique ou thermique/chimique.
Le pressage peut également s'effectuer suivant différents procédés.
·ð Fabrication de panneaux à liants minéraux
Ces matériaux sont fabriqués à partir de copeaux, de laine de bois ou de fibres de bois additionnés d'un liant d'origine minérale tel le ciment, le gypse ou la magnésite. Le bois est de loin le composant dominant, puisqu'il représente 85% du poids sec. Le procédé de fabrication est semblable à celui employé pour les panneaux de particules, mais ne fait toutefois pas intervenir le séchage et le pressage à chaud.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation de l'impact sur l'environnement
Pour toutes les catégories de produits énumérées, le transport, le hachage et la préparation du bois sont générateurs de bruit. Les émissions de poussière ne sont pas exclues sur les lieux de stockage. Les nuisances qui en résultent pour le personnel peuvent être réduites par le choix d'un site adéquat et d'autres mesures de protection, telles que le port de protections auditives ou l'encoffrement des postes de travail.
La finition des différents panneaux produit des poussières particulièrement fines, devant être captées au moyen de séparateurs centrifuges ou de filtres à toile, puisqu'elles mettent en danger la santé des personnes travaillant à ces postes.
Les effluents gazeux sont des nuisances concernant uniquement le séchage des copeaux de bois et le pressage de particules et de feuilles de placage.
En cas d'emploi de résines aminoplastes pour le collage, le pressage de panneaux d'aggloméré et de contre-plaqué dégage essentiellement du formaldéhyde, les quantités dépendant des proportions molaires de formaldéhyde dans la colle de résine. Si l'on emploie de la résine phénol-formaldéhyde, les quantités de formaldéhyde dégagées au pressage sont plus faibles, accompagnées de phénol à l'état de traces. Le phénol et le formaldéhyde sont des substances à risques pour la santé. En Allemagne, les émissions de formaldéhyde sur les postes de travail ne doivent pas dépasser 0,6 mg/m3. Quant à la présence de formaldéhyde dans les panneaux finis, les directives de la CE ont fixé la valeur limite à 10 mg/ 100 g de matériau. Une fois en place, les panneaux ne doivent pas occasionner une concentration de formaldéhyde de plus de 0,1 ppm dans l'air ambiant.
Pour tous les bois reconstitués, les valeurs limites de dégagement de formaldéhyde sont définies par l'ordonnance de 1986 sur les substances dangereuses. Le problème des effluents gazeux ne se pose toutefois pas dans le cas des panneaux à liants minéraux.
Les activités génératrices d'eaux usées sont d'une part le nettoyage des machines d'encollage et des presses, d'autre part les procédés par voie humide employés dans la fabrication des panneaux de fibres. Ces eaux de procédé chargées de fines particules de bois, de substances ligneuses, de liants et autres produits d'amélioration peuvent être épurées par des moyens mécaniques (sédimentation, flottation, filtration) ou des procédés biologiques. Les procédés par voie sèche et semi-sèche en revanche, ne produisent pas d'eaux usées.
Les résidus de bois se présentant sous forme de particules peuvent être réutilisés pour la production de panneaux d'aggloméré ou, à défaut, être brûlés.
Outre les aspects évoqués ici, l'analyse et l'appréciation de l'impact sur l'environnement tiendra également compte des activités de transformation mécanique du bois.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
L'industrie du bois reconstitué tire sa matière première de la forêt, dans la mesure où elle ne peut employer des chutes et résidus comme c'est le cas pour le secteur de l'aggloméré et des panneaux de fibres. Un premier impératif écologique est donc ici la gestion sage assurant le renouvellement continuel de cette matière première. Le dossier "Foresterie" fournit des informations détaillées sur le sujet.
Pour une exploitation intégrale du bois rond, il conviendra d'associer la fabrication de panneaux de fibres et d'aggloméré à la transformation mécanique dans les scieries.
Les usines de bois reconstitué sont grandes consommatrices d'électricité et rares sont celles qui produisent encore leur courant à partir de bois. Nous renvoyons ici aux dossiers d'environnement "Planification du secteur énergétique", "Centrales thermiques" et "énergies renouvelables".
Les problèmes liés à l'assainissement sont également traités dans un dossier distinct.
·ð Carbonisation du bois
Le charbon de bois s'obtient par décomposition thermique du bois à l'abri de l'air (pyrolyse du bois). Ce processus fournit simultanément des produits gazeux et liquides tels que le gaz de pyrolyse, le vinaigre de bois, l'alcool de bois et le goudron de bois.
La carbonisation s'effectue à des températures de 400 et 600°C. Le produit essentiel obtenu de cette façon est le charbon de bois. Celui-ci est employé comme combustible, comme réducteur dans le domaine de la métallurgie et comme matière première dans les industries chimique et pharmaceutique. Le goudron de bois et les autres matières organiques liquides peuvent être transformées ou brûlées pour fournir de l'énergie.
La carbonisation du bois et l'extraction de la cellulose sont les seuls procédés opérant une transformation chimique profonde du bois qui sont encore appliqués aujourd'hui et ceci, en partie, à l'échelle industrielle. La pyrolyse du bois représente en fait une branche spéciale de l'industrie chimique; elle ne fait pas partie de l'industrie du bois.
Dans de nombreux pays, le charbon de bois constitue une source d'énergie importante, servant au chauffage et à la cuisson. Compte tenu du très bon rapport poids/pouvoir calorifique, le charbon de bois se prête à des transports sur de longues distances entre le lieu de production et le lieu de consommation. Il est particulièrement apprécié dans les villes, car il présente l'avantage de ne dégager que peu de fumées.
La carbonisation du bois est une activité où prédominent les petits exploitants (sauf Amazonie orientale, Carajas), qui abattent eux-mêmes les arbres nécessaires ou s'approvisionnent en chutes auprès des scieries, auquel cas ils s'implantent à proximité immédiate de celles-ci. Cette formule est particulièrement indiquée lorsque la scierie en question n'est pas complétée en aval par une usine de bois reconstitué.
Si les émissions gazeuses produites par la carbonisation du bois (fumées, odeurs fortes) ont généralement de simples effets incommodants, elles peuvent toutefois s'avérer toxiques dans certaines conditions. En effet, si la carbonisation n'est pas conduite correctement, il peut se former des dérivés tels que le benzopyrène, mettant en danger la santé du charbonnier et même celle de la population en cas de fortes concentrations (effet cancérogène). Pour ce qui est du choix du site d'implantation, on appliquera les mêmes critères que pour les scieries.
La carbonisation du bois produit de grandes quantités d'eaux de pyrolyse, pouvant représenter jusqu'à 15% du matériel de départ. Ces eaux sont chargées notamment de goudron et de substances organiques hydrosolubles. Tandis que les établissements industriels dans lesquels le charbon de bois est produit à grande échelle et avec d'importants moyens techniques sont soumis aux prescriptions applicables aux installations classées pour le traitement des produits liquides de la pyrolyse, aucune solution concrète n'a encore pu être envisagée dans le cas des petits exploitants.
Lorsque restes et déchets sont traités en grandes quantités à proximité d'usines de transformation du bois, il convient de prévoir des mesures adaptées pour empêcher la contamination des eaux et des sols par les polluants.
·ð Combustion de résidus
Les quantités de résidus produits par la transformation du bois (sciure, délignures, écorce, dosses) sont fonction des produits et des procédés, les chutes étant particulièrement importantes dans le cas des bois feuillus tropicaux (jusqu'à 60%). La valorisation énergétique par combustion est un moyen tout à fait indiqué pour l'élimination de ces résidus. En général, la commercialisation des chutes de bois s'avère impraticable, les clients potentiels étant trop éloignés des sites nécessairement proches de la forêt. L'exploitation des déchets par des usines de cellulose ou de papier constitue une exception.
La combustion complète du bois produit du monoxyde de carbone, des hydrocarbures organiques, du goudron et de la suie. Quant aux émissions d'oxydes d'azote du chauffage au bois, elles sont pratiquement incontrôlables.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
Tandis que les usines de contre-plaqué transforment du bois rond, la fabrication d'aggloméré et de panneaux de fibres permet généralement de valoriser des bois de moindre qualité.
Aux répercussions écologiques néfastes de l'industrie du sciage viennent s'ajouter les effluents gazeux des usines de contre-plaqué et d'aggloméré. La principale substance toxique rencontrée est le formaldéhyde. L'emploi de colles phénoplastes et diisocyanate permet toutefois de limiter les dégagements de formaldéhyde et les panneaux de fibres exempts de liants adhésifs ne produisent pas d'émissions du tout.
Les effluents gazeux dus aux séchoirs de copeaux de bois n'ont qu'une incidence limitée sur l'environnement, notamment dans le cas de bois feuillu. L'intensité des odeurs constitue la principale nuisance de ces installations. Pour le choix de leur implantation, on appliquera donc les mêmes critères que pour les scieries.
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58. Pâte cellulosique et papier
1. Présentation du domaine d'intervention
1.1 Introduction/Généralités/Terminologie
·ð Pâte cellulosique
- Comme son nom l'indique, la pâte cellulosique est constituée de cellulose, un constituant essentiel des plantes se présentant sous forme de fibres ou de faisceaux de fibres, que l'on a plus ou moins débarrassée des autres matières végétales.
Tous les végétaux contiennent de la cellulose qui constitue la principale substance de soutien de leurs cellules, si bien qu'en principe chaque plante peut fournir de la pâte cellulosique. Cependant, les propriétés des fibres et le taux de fibres étant très variables, seules quelques plantes sont utilisées pour la préparation de la pâte.
- Dans la fabrication de la pâte cellulosique, le bois vient en tête des matières premières. D'une manière générale, les conifères ont des fibres longues, les bois de feuillus des fibres courtes.
- Certaines plantes annuelles sont également utilisées, surtout dans les pays à faible potentiel sylvicole (Chine, Inde, etc.).
- La pâte produite peut ensuite subir une transformation mécanique, auquel cas on obtiendra du carton, du papier, etc. ou une transformation chimique qui fournira, par ex., des pellicules ou des fibres chimiques.
- Pour extraire la cellulose des matières premières, on a recours à des procédés chimiques, mécano-chimiques ou mécaniques.
- Par ailleurs, la pâte cellulosique peut aussi être obtenue à partir de vieux papiers, auquel cas elle ne peut être utilisée que pour la fabrication du papier (recyclage).
- La production de pâte nécessite de l'eau, de la vapeur d'eau, de l'énergie mécanique ou électrique, et des produits chimiques.
- Le processus fournit des produits annexes et des déchets pouvant entraîner une pollution directe ou indirecte de l'air et de l'eau. Cette pollution peut néanmoins être réduite par des mesures internes de lutte contre la pollution et par le recours à des systèmes d'épuration de l'eau et des fumées.
·ð Papier et carton
- Dans ce dossier, on désigne par papier un fin matelas fibreux constitué essentiellement de cellulose ayant ou non subi un traitement superficiel et fabriqué à partir de pâte cellulosique.
- Le carton est un papier épais.
- Selon le type de pâte ou de vieux papier et la préparation retenue, il est possible d'adapter les qualités du papier ou du carton aux différentes utilisations envisagées, si bien qu'il existe un très grand nombre de papiers et de cartons différents.
- Les eaux résiduaires de la fabrication du papier et du carton contiennent des résidus qui peuvent être éliminés par des traitements d'épuration adaptés.
1.2 Production de la pâte
Le tableau 1.2 fournit un aperçu des données essentielles de fabrication de la pâte, telles que rendement, consommation d'énergie, produits chimiques, charges polluantes et nuisances. La terminologie de base ðeðsðtð ðeðxðpðlðiðqðuðéðeð ðcðið-ðaðpðrðèðsð:ð ð
1ð.ð2ð.ð1ð ðMðaðtðiðèðrðeðsð ðpðrðeðmðiðèðrðeðsð ð
·ð Bois
a) ConifèresPrincipalement pins, épicéas, sapins pour les fibres longues (haute résistance).b) FeuillusPrincipalement hêtres, bouleaux, eucalyptus, peupliers. Ainsi que d'autres essences ou mélanges selon la région (résistance moyenne).·ð Plantes annuelles
a) Sous-produits agricoles:pailles (blé, riz etc.), bagasse (résidu de presse de la canne à sucre, faible résistance). Pour les papiers spéciaux: linters (sous-produits de l'industrie de l'huile de coton), grande pureté.b) Autres:roseaux, bambous, jute, kenaf (plus rarement utilisés).·ð Vieux papiers de récupération
De qualités variables, chutes et rognures de papiers non imprimées provenant de l'industrie de transformation papetière (par ex. imprimeries) ou mélanges de papiers issus de collectes ménagères.
1.2.2 Produits et procédés
A part dans le secteur sanitaire (couches par ex.), la pâte cellulosique ne constitue pas un produit fini, mais un produit intermédiaire destiné à la fabrication du papier, ou, dans le cas de la pâte pour usage chimique, une matière première de l'industrie chimique (fibres, feuilles, pâtes plastiques).
Parmi les pâtes cellulosiques on distingue:
·ð La pâte mécanique
Matière fibreuse, de conifères la plupart du temps, obtenue par râpage du bois sur une meule. La pâte mécanique contient encore pratiquement tous les constituants du bois, à l'exception des matières pectiques. Le rendement est élevé; la pâte n'est pas blanchie, ou ne l'est que légèrement jusqu'à un degré de blancheur faible à moyen.
Applications: papier courants de bas de gamme.
Usages: papier journal, papier d'écriture et d'impression, couche intermédiaire pour cartons duplex.
Caractéristiques: faible résistance mécanique, tendance à jaunir à la lumière et mauvaise résistance au vieillissement.
Produits chimiques les plus couramment utilisés (agents de blanchiment): hydrosulfite de sodium, peroxydes, peroxyde comme agent de blanchiment portant le moins atteinte à l'environnement.
Taille des installations: 50 - 600 t/jour.
·ð TMP - Pâte thermomécanique
Comparable à la pâte mécanique, défibration à l'aide d'un désintégrateur à disques. Rendement légèrement inférieur, mais produit plus résistant. Blanchie comme la pâte mécanique.
Applications: comparables à la pâte mécanique.
Caractéristiques: comparables à la pâte mécanique.
Taille des installations: 300 - 600 t/jour.
·ð CTMP - Pâte chimico-thermo-mécanique (APMP)
Contrairement à la TMP, l'utilisation d'une faible quantité de produits chimiques facilite la séparation des fibres. Le rendement est moins élevé, mais les qualités mécaniques des fibres sont améliorées. La plupart du temps, la pâte subit un blanchiment qui lui confère un degré de blancheur moyen à élevé.
Applications: produit absorbant utilisé dans le domaine sanitaire (couches, etc.), pâte pour la fabrication de papiers impression-écriture courants, qualité moyenne.
Caractéristiques: selon la matière première, les produits ont une résistance mécanique relativement faible, ils jaunissent assez fortement et résistent mal au vieillissement.
·ð SC ou NSSC - Pâte mi-chimique
Contient encore de grandes quantités de matières non cellulosiques, pour des rendements moyens. Non blanchie en général. Des produits chimiques sont mélangés aux copeaux de bois ou à d'autres fibres cellulosiques dans des lessiveurs à vapeur sous pression pour les ramollir. Ensuite, la séparation des fibres a lieu dans des raffineurs exigeant relativement peu d'énergie mécanique. Non blanchie en général.
Applications: papiers d'emballage, en particulier pour les cannelures des cartons ondulés.
Caractéristiques: bonne rigidité des papiers, selon la matière première.
Produits chimiques les plus couramment utilisés: sulfate de sodium, soude caustique et/ou carbonate de soude. Récupération ou élimination nécessaire sur le site.
Taille des installations: 50 - 500 t/jour.
·ð Pâte chimique
Ne contient plus que de (très) faibles quantités de matières non-cellulosiques, faible rendement dû à l'utilisation de produits chimiques. Les copeaux de bois ou d'autres matières fibreuses sont défibrés sous l'effet des réactifs chimiques et de la vapeur sous pression. L'opération est suivie d'un blanchiment la plupart du temps, du séchage et du pressage en balles (pour être commercialisées) ou bien, dans les entreprises intégrées, de la transformation en papier.
Applications:
- Pâte non blanchie: la plupart du temps pour papiers d'emballage, parfois mélangée avec des celluloses peu résistantes.
- Pâte blanchie: pour papiers d'écriture et d'impression, mélange avec des celluloses peu résistantes, cellulose comme produit de base chimique ("Dissolving pulp"), issue généralement d'essences feuillues.
Caractéristiques: Haute résistance mécanique des fibres de conifères. Les pâtes blanchies jaunissent peu et ont une bonne tenue au vieillissement. Grande pureté comme matière première chimique.
Réactifs de délignification: soude caustique, Na2S (procédés alcalins: "à la soude", au "sulfate") et bisulfite de Ca, Mg, Na ou NH4 (procédés acides: "au bisulfite"). La récupération et la régénération des réactifs est une condition essentielle à une production économique non préjudiciable à l'environnement. Une partie de la lessive résiduaire du processus au bisulfite peut être transformée en levure et en alcool après fermentation ou bien, une fois séchée, être commercialisée comme liant.
Agents de blanchiment: chlore (de moins en moins employé), hypochlorite de sodium, dioxyde de chlore, oxygène, peroxydes de sodium et d'hydrogène.
Taille des installations: Matière première: bois de conifères 50 - 1300 t/jour; plantes annuelles 50 - 250 t/j.
·ð Pâte de récupération
Les vieux papiers sont un mélange de matières fibreuses d'origines diverses, qui varient selon la composition et le tri des vieux papiers et remplacent la pâte fraîche (plus économique, économie d'énergie). Le défibrage est mécanique. Désencrage et blanchiment éventuels après élimination des fibres étrangères.
Applications: entrent en principe dans la fabrication de toutes sortes de papiers et cartons, avec ou sans ajout de pâte fraîche.
Caractéristiques: Perte faible à moyenne de la qualité par rapport aux pâtes de cellulose fraîche, selon la qualité, le tri, le degré de propreté, etc. Les produits chimiques utilisés pour le désencrage et le blanchiment sont des détergents, des acides gras, des dispersants, de la dithionite et des peroxydes.
Taille des installations: 50 - 400 t/jour
1.3 Fabrication du papier et du carton
1.3.1 Pâtes (matières premières de la fabrication du papier et du carton)
Tous les produits cités au point 1.2.2 sont des celluloses techniques pour l'industrie papetière. En général, on utilise un mélange de deux pâtes ou plus, soit pour donner au papier les qualités souhaitées, soit pour des raisons économiques.
1.3.2 Produits et procédés
Les différentes sortes de papier et de carton sont classées selon les domaines d'application dans les principaux groupes suivants:
- Papiers graphiques- Papiers industriels- Papiers spéciaux.
Pratiquement tous les papiers et cartons sont fabriqués sur des machines continues; seuls les cartons forts sont réalisés sur des machines semi-continues. Le principe de fabrication est le suivant: feutrage des fibres dispersées dans l'eau sur une toile pour obtenir un matelas de fibres enchevêtrées qui sera ensuite pressé et séché. La feuille continue est ensuite conditionnée en bobines ou en rames. Afin que les fibres aient les propriétés requises pour les différentes sortes de papiers, elles subissent un prétraitement dans des raffineurs. L'incorporation d'adjuvants permet d'accroître l'aptitude à l'écriture, l'hygrophobie, la rigidité, la couleur, etc. Les charges minérales comme le kaolin, et depuis une époque récente le carbonate ou le sulfate de calcium, améliorent la surface du papier destiné à des procédés d'impression spéciaux.
Caractéristiques des groupes de produits:
·ð Papiers graphiques
Il s'agit des papiers impression-écriture. On distingue entre les papiers avec bois (couchés ou non couchés) et sans bois (couchés ou non couchés). Les premiers sont surtout des papiers courants, les seconds devant satisfaire à des exigences supérieures ou spéciales. Les deux sortes de pâtes incorporent aujourd'hui de plus en plus de vieux papiers (parfois 100 %).
·ð Papiers industriels
Il s'agit en premier lieu de papiers d'emballage et de cartons divers, du papier gris (à partir de vieux papiers) aux emballages de haute qualité destinés aux denrées alimentaires et aux denrées de luxe. Certains sont traités en surface, ont plusieurs couches ou sont surfacés pour des procédés d'impression coûteux. En termes de quantités, les cartons ondulés, réalisés à partir de pâte non blanchie ou de carton ondulé recyclé (pratique de plus en plus répandue) selon la qualité, représentent une part importante des papiers industriels.
·ð Papiers spéciaux
Ils couvrent une large palette de papiers qui n'entrent pas dans les deux groupes de produits cités plus haut:
- papiers hygiéniques (mousseline, papier ménager, papier toilette)- papiers filtres pour l'industrie, les ménages, les laboratoires, etc. - papiers calques de dessin- papier photographique- papier brut pour papier parcheminé, fibres vulcanisées- papier cigarette- papiers pour condensateurs, etc.
1.4 Installations annexes et dispositifs auxiliaires
·ð Alimentation énergétique
Les usines à papier et à pâte ont besoin d'énergie mécanique (électricité) et de chaleur (vapeur). Là où l'on ne peut recourir à l'énergie hydraulique, l'usine doit être alimentée en électricité qui est soit fournie par le réseau public, soit produite dans une centrale interne (turbines à vapeur ou à gaz). Pour la production de vapeur, on utilise des combustibles fossiles (mazout, gaz naturel, charbon), ou encore du bois et des déchets de bois (écorces), ainsi que d'autres déchets.
D'un point de vue énergétique, la lessive résiduaire de la fabrication de la pâte chimique est une source importante. Sa combustion dans des chaudières spéciales fournit dans la plupart des cas assez de vapeur pour couvrir les besoins en énergie du process.
·ð Eau
La disponibilité en eau fraîche est un préalable essentiel de la production de pâte et de papier. La consommation peut dépasser 150 m3/t de pâte. Dans les installations ultramodernes, elle peut être inférieure à 2 m3/t. Tout dépend aussi bien sûr du soin apporté à la gestion de l'entreprise.
·ð Epuration des eaux
L'épuration mécanique, biologique et partiellement chimique des eaux résiduaires est aujourd'hui la règle dans les usines à pâte et/ou à papier.
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection
2.1 Consommation de matières premières et d'adjuvants
2.1.1 Matières fibreuses
·ð Bois
Le boisement et le reboisement de zones adaptées pour l'approvisionnement en matières premières des usines à pâte et à papier présentent des avantages pour le climat, le bilan hydrique et le marché du travail.
Lors de l'exploitation des forêts, il faut veiller à ce que les abattages ne soient pas supérieurs au recrû.
Toutes les ressources végétales sont renouvelables (grâce à des mesures de reboisement dans le cas des forêts). Pour cela, des mesures spécifiques sont nécessaires lors de l'installation de monocultures. Il faut notamment étudier les mesures culturales, mais aussi les aspects socio-économiques (par ex. concurrence avec la production agricole).
·ð Plantes annuelles
Il serait erroné de croire que l'utilisation des produits agricoles comme matières premières est automatiquement favorable à l'environnement. Ainsi, si la paille n'est pas restituée au sol, celui-ci aura besoin de plus d'engrais et sera appauvri en humus. La pratique répandue du brûlage de la paille n'est pas non plus à conseiller, la collecte de la paille exigeant une quantité d'énergie relativement élevée (pressage en balles pour le transport, les balles étant très volumineuses, la capacité de charge des camions est mal exploitée). De plus, les périodes de récolte étant relativement courtes, un stockage important est nécessaire, ce qui s'accompagne d'un risque d'incendie.
En ce qui concerne la bagasse (résidus de la production de sucre de canne) utilisée comme matière fibreuse, les conditions sont plus intéressantes dans la mesure où l'on n'a pas besoin de la récolter séparément. Cependant, un stockage important est nécessaire durant la période d'arrêt de la sucrerie. La concurrence de la matière première du papier utilisée comme combustible dans les usines sucrières est abordée dans le dossier consacré au sucre.
En résumé, on peut dire que l'exploitation d'espèces végétales annuelles n'est positive pour l'environnement que sous certaines conditions, c'est-à-dire qu'elle est globalement insignifiante et n'est intéressante que dans certains cas spécifiques.
·ð Vieux papiers
Par rapport à la pâte cellulosique fraîche, cette matière première autorise une économie d'énergie significative. Le recyclage des vieux papiers n'est cependant pas possible à l'infini. Chaque cycle induit une baisse de la qualité due à la dégradation des fibres. L'utilisation des vieux papiers est cependant fondamentalement positive d'un point de vue écologique.
2.1.2 Eau
Les usines à pâte et à papier nécessitent d'assez grandes quantités d'eau industrielle (eau de rivière, eau de puits) (cf. 1.4) devant satisfaire à certaines exigences de pureté minimales. Cette eau doit être préparée, mais peut aussi être réutilisée plusieurs fois grâce à des systèmes de circulation internes. Dans des conditions très défavorables, le captage en puits peut entraîner une modification à long terme du niveau de la nappe phréatique. Lors de la planification des installations, il importe d'analyser avec soin le problème de la satisfaction des besoins en eau autres que ceux des usines à pâte et à papier.
2.1.3 Energie
Les retombées écologiques de la production d'électricité et de l'utilisation des combustibles fossiles, également employés dans les usines à pâte et à papier, sont connues et répertoriées dans les dossiers relatifs à l'environnement "Centrales thermiques", "Transport et distribution de l'électricité".
Les combustibles spécifiques, utilisés dans l'enceinte des entreprises de production de pâte cellulosique ou de l'industrie de la transformation du bois, sont
- la lessive résiduaire des procédés de délignification,- les écorces, la sciure et les copeaux de bois.
Les lessives épaissies sont incinérées dans des chaudières spécialement construites à cet effet. Les réactifs de cuisson sont libérés sous forme de cendres fondues qui seront régénérées. Les lessives se substituent à une partie des combustibles fossiles.
Les déchets du bois sont eux aussi brûlés dans des chaudières spéciales et remplacent ainsi les combustibles fossiles.
(En ce qui concerne l'importance des rejets résultant de la production d'énergie, cf. 2.2). Le tableau 1.2 donne un aperçu des consommations spécifiques d'énergie.
2.1.4 Produits chimiques, adjuvants
Si certains des produits chimiques utilisés, notamment les agents de blanchiment (chlore, chlorate de sodium, soude caustique, peroxydes) sont achetés par les usines à pâte et à papier, leur fabrication entraîne néanmoins une importante consommation d'énergie. Pour pouvoir réduire les quantités de produits de blanchiment consommés, il faudrait que davantage de consommateurs acceptent que les papiers commercialisés soient moins blancs. Atteindre cet objectif serait une mesure capitale pour la protection de l'environnement.
La fabrication des autres adjuvants, comme les colorants, l'amidon, la colophane et le kaolin, demande également de grandes quantités d'énergie, mais reste insignifiante au vu des faibles quantités mises en oeuvre.
2.2 Rejets des usines à pâte et à papier
2.2.1 Effluents
Le tableau 2.2.1 A donne un aperçu détaillé des sources, des matières émises, et de leur effet, des mesures et des degrés de réduction possibles. Le tableau 2.2.1 B renseigne sur les quantités émises typiques.
Les deux tableaux indiquent d'abord
- les émissions,- leurs effets et- les mesures de réduction des rejets ou de protection
avant traitement (station d'épuration), puis l'effet de ce traitement.
A: Quantité
La quantité d'eau résiduaire est à peu près égale à la quantité d'eau propre mise en oeuvre. Grâce à un circuit de circulation interne, la baisse de la consommation d'eau propre s'accompagne d'une baisse de la quantité d'eau résiduaire, ce qui est aussi un facteur de coût important dans le dimensionnement de la station d'épuration.
B: Qualité
Les critères de qualité des effluents sont les suivants:
- Taux de matières en suspension (décantables/filtrables)- Taux de matières dissoutes, comprenant
·ð les réactifs issus de la délignification de la cellulose et de la récupération des produits chimiques,
·ð les réactifs du blanchiment de la pâte,
·ð les condensats d'évaporation de la récupération des produits chimiques,
·ð les produits chimiques résiduaires et particules solubles du lavage des vieux papiers,
·ð les matières dissoutes issues de la fabrication du papier et du couchage
·ð les matières dissoutes dans les eaux résiduaires des installations annexes.
Tous peuvent avoir des effets divers, résultant des substances prises individuellement ou de leur association: modification du pH, réduction de l'oxygène, coloration ou turbidité, toxicité éventuelle.
La première mesure de diminution des rejets consiste à recycler l'eau avant le transfert des eaux résiduaires et des charges polluantes dans la
C: Station de traitement des eaux usées
(Traitement secondaire, traitement en aval) afin qu'elles soient amenées à un degré d'épuration qui rende possible leur déversement dans le milieu récepteur.
2.2.2 Rejets à l'atmosphère
Les principales sources sont très variées, notamment dans les usines à pâte, et peuvent dépendre de facteurs internes très complexes. Il s'agit aussi bien des poussières émises lors du broyage des matières premières que des vapeurs d'échappement et des émanations gazeuses des fûts de réactifs et des cuves de lessive, des gaz de fumées des lessiveurs, des chaudières alimentées en écorces, en boues ou en mazout/charbon, des gaz de fumées du traitement à la chaux, ainsi que des évents des fûts d'agents de blanchiment et cuves de blanchiment.
Dans les usines à papier, la situation est moins complexe. Les usines rejettent surtout de l'air extrait des sécheurs.
Les sources, les matières émises, leurs effets, les mesures de réduction des rejets et de protection et leur degré d'efficacité sont représentées au tableau 2.2.2 A. Le tableau 2.2.2 B informe sur les quantités émises et les valeurs limites pouvant être obtenues actuellement.
Le traitement en aval, tel qu'on le connaît pour l'eau, doit si possible être évité dans les installations d'épuration de l'air extrait. Pour pouvoir réinjecter dans le traitement les réactifs extraits lors du filtrage, les installations d'épuration doivent être intégrées dans le processus partiel.
Les émissions sont principalement composées de monoxyde et de dioxyde de carbone, de poussières du bois et de poussières minérales, de vapeur d'eau, de dioxyde de soufre, de composés soufrés réduits (dont mercaptans), d'oxydes d'azote et de dérivés des hydrocarbures.
Ils ont pour principaux effets d'être
- nuisibles pour la santé, voire toxiques, malodorants. Ils présentent un risque d'incendie, contribuent à la formation de smog, des pluies acides et renforcent l'effet de serre.
Les mesures de réduction et de protection vont de l'installation de récupérateurs, de systèmes de recyclage, d'incinération ou autres procédés chimiques de transformation, aux laveurs de gaz, filtres et absorbeurs installés en aval du processus.
2.2.3 Déchets solides
Le tableau 2.2.3 décrit les sources, matériaux, effets spécifiques des déchets solides et les remèdes ou palliatifs possibles.
Les principales sources d'émission sont pratiquement aussi nombreuses que pour les émissions gazeuses. Il s'agit surtout des déchets du bois, tels les copeaux, les écorces, les faisceaux de fibres, mais aussi de déchets minéraux comme les boues de chaux, le sable et les consommables usagés c.-à-d. les tamis, les feutres, les feuilles de plastique, les fils de fer, etc.
Tous ces déchets seront essentiellement évacués vers des décharges.
Les mesures de réduction et de protection sont en premier lieu la réduction du volume grâce à l'incinération et au renvoi des matériaux revalorisables aux producteurs (pièces métalliques, etc.).
2.2.4 Bruit
Les sources de bruit émanentnt principalement de la préparation des matières premières, notamment l'écorçage et le débitage du bois, des engins de transport, des défibreurs, des pompes à vide, des appareils de finition, de l'échappement de la vapeur dans les chaudières, des moteurs.
Il peut en résulter une gêne et une perturbation nocturne dans les zones d'habitation proches, voire des troubles de santé et des lésions auditives.
Parmi les mesures visant à réduire le bruit, on citera:
L'écorçage du bois et son déchiquetage ainsi que les transports lourds devraient s'effectuer le jour, ces opérations pouvant se dérouler de façon intermittente. Capotage des appareils, le cas échéant utilisation de matériaux insonorisants; évacuation de la vapeur à travers des silencieux; lors de la création de nouvelles usines, veiller à respecter un éloignement minimal par rapport aux zones d'habitation (sauf quelques rares exceptions, les machines modernes sont conçues de façon à réduire les émissions sonores). Mesures au sein de l'entreprise: prescrire le port de protections auditives individuelles dans les services concernés.
3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement
3.1 Effluents
Le contrôle des effluents exige des prélèvements d'échantillons en continu ou pour le moins de façon régulière, ainsi que des dispositifs adéquats, aussi bien pour les flux spécifiques que pour les mélanges.
Les analyses de routine peuvent se limiter à la température, au pH, aux matières décantables et filtrables, à la demande biochimique d'oxygène (DBO5), à la demande chimique d'oxygène (DCO, mesurée en tant que quantité de chromate de potassium consommée), à la toxicité pour la faune aquatique, et aux composés organiques halogènes adsorbables (AOX) si besoin est (en cas d'utilisation de chlore ou d'agents de blanchiment chlorés).
Les analyses spéciales englobent entre autres la mesure de la turbidité, la coloration, les odeurs, la conductibilité, les colloïdes, les huiles et les graisses.
Les méthodes d'analyse sont répertoriées au tableau 3.1.1.
En ce qui concerne l'évaluation des effets des effluents sur l'environnement, beaucoup de pays ont fixé des niveaux de rejet à ne pas dépasser pour le déversement des eaux résiduaires dans le milieu récepteur.
En Allemagne, les usines à pâte et à papier sont soumises à la loi sur le régime des eaux (WHG), à la loi sur la réglementation des rejets (AbwaG) ainsi qu'à la loi fédérale allemande sur les immissions (BImSchG). Ces lois et les décrets d'application afférents fixent des caractéristiques imposées aux effluents après traitement (cf. tableaux 3.1.2 A et 3.1.2 B).
En Suisse, le "décret sur le déversement des eaux usées "fixe les critères d'évaluation; en Autriche, ceux-ci sont définis par la ÖNorm. Aux Etats-Unis, le programme de l'Agence de protection de l'environnement (Environmental Protection Agency - EPA) établit les règles à respecter (Effluent Limitations Guidelines and New Source Performance Standards for the Bleached Kraft, Groundwood, Sulfite, Soda, Deink and Non-integrated Paper Mills Segment of the Pulp, Paper and Paperboard Mills).
Certains pays ont adopté des réglementations similaires, mais bien souvent il ne s'agit que de directives dont l'application est rarement contrôlée.
Souvent encore, des valeurs de concentration des polluants sont fournies comme critère d'évaluation. Cependant, la limitation des quantités absolues de polluants émis paraît plus appropriée. La réglementation basée sur le taux de concentration conduit, si les quantités d'eau claire disponibles sont suffisantes, à une dilution des émissions les ramenant aux seuils prescrits, mais "dilution is no solution to pollution" (la dilution ne constitue pas un remède à la pollution !).
Pour une évaluation plus sûre des émissions escomptées dans un projet d'extension ou d'implantation, il faut tenir compte, en plus de la quantité et la qualité des rejets, des conditions dans le milieu récepteur. Celles-ci sont principalement définies par les paramètres suivants:
- Débits, avec minima et maxima saisonniers,- Degré de pollution de base des eaux,- Utilisation de l'eau en aval du point de déversement (eau potable, irrigation, pêche, industrie).
3.2 Rejets à l'atmosphère
Etant donné que la plus grande partie des rejets atmosphériques, ou des composantes des rejets (poussière, CO2, CO, Nox) proviennent des installations de chauffage pour la production de vapeur, le lecteur est invité à consulter le dossier "Centrales thermiques".
A ces émissions viennent s'ajouter les rejets typiques des usines à pâte et à papier (surtout pour la pâte cellulosique) qui sont:
le dioxyde de soufre (SO2), les composés organiques sulfurés réduits (TRS),le gaz au chlore/dioxyde de chlore (Cl2, ClO2), certains hydrocarbures (HC).
La surveillance de routine de ces rejets est réalisée en partie avec des appareils à affichage et enregistrement continus, qui doivent être contrôlés et étalonnés à intervalles réguliers par des instances de contrôle.
Les contrôles non continus (contrôles spéciaux) sont réalisés par le personnel de laboratoire sur des échantillons prélevés régulièrement. En Allemagne, les méthodes de mesure sont prescrites par les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft". Comme pour les eaux usées (cf. plus haut), d'autres pays ont leurs propres méthodes de mesure décrites dans les règlements correspondants.
Les valeurs limites applicables actuellement en Allemagne sont indiquées au tableau 2.2.2 B (Instructions Techniques "TA-Luft"). A ce propos, il faut noter que ces instructions omettent de donner une valeur limite pour les dérivés TRS, responsables des émanations malodorantes dans les fabriques de sulfate. Il est donc recommandé d'utiliser comme référence les valeurs limites prévues par le programme américain de l'Agence de protection de l'environnement USE-EPA, qui correspondent à peu près à l'état actuel de la technique.
Pour les projets d'implantation ou d'extension dans les pays où les dispositions correspondantes ne sont pas (encore) élaborées complètement, les valeurs citées au tableau 2.2.2 B peuvent servir de référence
3.3 Déchets solides
Les méthodes d'analyse sont limitées en ce qui concerne les retombées écologiques des déchets solides. A titre d'exemple, il n'en existe pas pour les écorces, la sciure et les produits assimilés, les fils de fer des balles, les sacs en plastique et les feutres. D'autres déchets solides (composantes des boues résiduaires, boues de chaux, poussières des gaz résiduaires etc.) sont soumis à des analyses de routine.
Les déchets solides n'étant pas spécifiques au secteur concerné, nous renvoyons le lecteur aux méthodes d'analyse décrites dans les divers dossiers correspondants ("Elimination des déchets" et "Bois, scieries, transformation du bois, produits du bois").
On dispose rarement de décrets définissant des seuils limites pour l'évaluation des effets sur l'environnement des matières citées. En Allemagne, il en existe en ce qui concerne l'aptitude à la mise en décharge des différentes matières (voir dossiers "Elimination des déchets" et "Elimination des déchets dangereux"). Le Catalogue des normes antipollution contient également des informations sur les matières susceptibles de poser des problèmes dans les boues d'épuration (métaux lourds des colorants d'impression, composés toxiques, etc.).
3.4 Bruit
Le bruit est considéré comme une nuisance et est mesuré comme telle. En Allemagne, l'unité de mesure est le dB(A) selon DIN 45 633.
Les valeurs limites varient selon la vocation de la zone d'implantation et oscillent entre 70 dB(A) dans les zones uniquement industrielles et 35 dB(A) dans les zones de cure et d'habitation pour la nuit.
Dans les usines modernes à pâte et à papier installées dans des bâtiments et bénéficiant d'une insonorisation conforme à l'état de la technique, il est possible de maintenir un niveau de bruit de l'ordre de 50 dB (A) aux alentours du site, sans que des mesures spéciales soient nécessaires.
Ainsi, en Allemagne par exemple, ceci signifie qu'une usine à pâte et à papier ne peut être implantée que dans une zone artisanale/industrielle, ou à dominante artisanale/industrielle.
Là où l'on dispose de surfaces suffisantes pour l'implantation d'une usine à papier, la limitation du niveau de bruit est rarement problématique pour les projets dans de nombreux pays. Pourvu que l'on prévoie un éloignement suffisant par rapport aux habitations voisines ou autres zones protégées, il est possible de respecter les valeurs prescrites, même si l'installation est en partie à ciel ouvert, comme c'est souvent le cas sous les tropiques.
4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
4.1 Secteurs spécifiques
4.1.1 Matières premières
Les usines à pâte et à papier sont des industries à fort coefficient de capital qui ont une durée de vie très longue (certaines ont plus d'un siècle). Le maintien de l'approvisionnement en matières premières revêt donc une importance primordiale.
·ð Bois
Une coordination systématique avec le secteur de la foresterie est donc un préalable essentiel. Cette coordination peut revêtir plusieurs formes: elle va du simple achat de grumes, de bois d'éclaircie ou de copeaux de bois et de déchets de scieries, à l'exploitation d'aménagements papetiers appartenant à l'entreprise. Par suite de durées de rotation très longue entre le moment de la plantation et l'abattage des arbres, une planification à long terme est indispensable pour les projets d'implantation. Dès le départ, des fonds doivent être affectés à la reforestation et l'organisation nécessaire doit être mise en place.
Pour la coopération avec d'autres domaines, il est important de tenir compte de la situation de concurrence entre les différentes utilisations possibles des grumes et des déchets de scierie (scierie, fabrication de contreplaqué, secteur du travail du bois et du bois reconstitué).
L'agro-foresterie fait intervenir les arbres dans les techniques agricoles. Les arbres plantés fournissent de l'ombrage aux cultures ou les protègent du vent. Grâce à une sélection judicieuse des essences, ils pourront servir à la fabrication du papier et être une source de revenus supplémentaires pour les paysans.
Les besoins en bois de feu constituent une autre concurrence à l'utilisation papetière du bois (cf. dossier "Energies renouvelables"). Il en est de même du charbon de bois et du bois de construction.
·ð Plantes annuelles
A quelques exceptions près, les plantes annuelles utilisées dans l'industrie de la pâte et du papier sont des déchets ou des sous-produits d'une industrie basée sur l'agriculture (par ex. industrie sucrière).
Même si, globalement, ces matières premières ne sont guère significatives pour la production de papier, elles peuvent être importantes au plan local, surtout en l'absence de bois. Le potentiel de matière première pour la production de pâte et de papier dépend du marché des produits des autres branches industrielles impliquées.Des modifications à plus ou moins court terme des programmes de culture peuvent entraîner une forte baisse de l'approvisionnement en matières premières, ou conduire à une mise en jachère des surfaces cultivées pour des raisons de politique des prix.
·ð Exemples de plantes annuelles
Pailles de céréales:
Productions énormes dans le monde entier, mais faible potentiel d'exploitation, dû aux coûts de ramassage, de transport et de stockage; sérieux problèmes d'émissions polluantes lors de la fabrication de la pâte. La modification des programmes de culture - par exemple par l'introduction de variétés céréalières à pailles courtes - peut remettre en cause le projet. Des situations de concurrence avec les besoins de paille pour les animaux d'élevage ou de combustibles pour le chauffage et la cuisine sont possibles.
Bagasse:
Les résidus de presse de la canne à sucre sont un combustible utilisé traditionnellement par les sucreries (autarcie énergétique). Elle se trouve donc en concurrence avec les combustibles fossiles si elle est réservée à la fabrication du papier. Il existe donc des imbrications avec le secteur agro-industriel.
En termes de quantités, les matières premières ci-après sont nettement moins importantes, mais leurs fibres présentent des propriétés intéressantes:
Jute:
Sticks des plants de jute, résidus de l'industrie du jute (textile) en régression. Concurrence: combustible. Cuttings: concurrence avec l'industrie textile.
Lin:
Paille, résidus de l'industrie de l'huile de lin. Transport et nettoyage très coûteux. Concurrence: production textile.
Sisal:
Le sisal n'étant plus guère utilisé pour la fabrication de cordages maritimes, on a entrepris des tentatives de maintien de sa culture en l'exploitant comme matière première pour la fabrication de papiers spéciaux. Transport et nettoyage préliminaire très coûteux. Concurrence: production de sacs.
Abaca:
Faiblement utilisé dans l'industrie textile, il joue également un rôle marginal dans la fabrication de papiers spéciaux (Philippines).
Linters:
Déchets des usines de production d'huile de coton. Matière première de la cellulose spéciale, chimiquement pure, destinée à l'industrie chimique et pharmaceutique. Les linters sont également utilisés pour les papiers spéciaux et les filtres. Avantage: collecte centralisée - dans les moulins à huile. Concurrence: pâte chimique de bois.
Bambou:
Important matériau de construction dans tous les pays où il pousse (presque uniquement à l'état sauvage, culture difficile), disponibilités limitées pour la pâte et le papier. Concurrence: utilisation comme légume (pousses de bambou).
Sparte ou alfa:
Comme le bambou, il n'est pas cultivé et les quantités récoltées pour la fabrication du papier (papiers spéciaux) sont insignifiantes (Afrique du Nord, Espagne). Concurrence: articles de vannerie.
·ð Vieux papiers
Le potentiel d'approvisionnement en vieux papiers est directement lié à la consommation de papier dans la région ou la zone de desserte, et aux prix pratiqués sur le marché (qui varient en fonction de la conjoncture). Dans les pays à forte consommation, le papier de bas de gamme est le plus influencé par la situation économique.
Les vieux papiers peuvent être une matière première essentielle dans les pays où la création d'une industrie papetière est conditionnée par un investissement initial relativement faible.
Des imbrications existent avec l'industrie de transformation papetière.
Dans beaucoup de pays, la "concurrence"est liée aux utilisations multiples du papier. Trop sale, il ne peut plus être recyclé (exemple: le papier journal utilisé comme papier d'emballage, puis comme papier toilette).
4.1.2 Matières annexes et adjuvants
·ð Eau
L'industrie de la pâte et du papier étant une grande consommatrice d'eau, la concurrence existe avec d'autres secteurs, par exemple:
- approvisionnement en eau potable et industrielle,- agriculture (irrigation),- autres industries consommatrices d'eau.
Cette concurrence peut avoir des conséquences directes (eaux de surface) ou indirectes et différées dans le temps (eau de puits). La situation de concurrence avec l'agriculture et d'autres industries peut être atténuée grâce à un traitement adapté des eaux usées, permettant une réutilisation plus ou moins limitée. Dans tous les cas, il est impératif de prendre en considération tous les aspects d'une éventuelle salinisation des sols.
La disponibilité de l'eau est l'un des facteurs essentiels dans le choix du site d'une nouvelle entreprise.
D'autres matières annexes ou adjuvants ne sont pas spécifiques au secteur concerné du point de vue de leurs effets écologiques (produits chimiques, énergie).
4.2 Domaines d'intervention non caractéristiques du secteur concerné
Ces domaines d'intervention, qui sont indispensables au fonctionnement d'une usine à pâte et à papier, sont surtout de type infrastructurel. Ils sont répertoriés ci-après en quelques mots-clés, en complément des informations fournies dans le texte (liste non exhaustive):
- approvisionnement en eau;
- industrie chimique, pour les produits chimiques de base (soude caustique, sodium, sulfate d'aluminium, acide sulfurique, chlore, peroxydes de sodium et d'hydrogène, acides sulfureux, etc.) (cf. Catalogue des normes antipollution);
- industrie des huiles minérales, pour les mazouts, les huiles lubrifiantes, le gaz naturel, le gaz liquide;
- mines, pour le charbon, éventuellement l'alumine et la chaux;
- centrales thermiques, transport de l'électricité;
- secteur des transports, réseau routier, raccordements ferroviaires et voies fluviales
ainsi que:
- ateliers de réparation et d'entretien des machines mécaniques et électriques, ainsi que des instruments;
- établissements d'enseignement général et d'enseignement technique pour la formation de base du personnel;
- hôpitaux, cliniques, pour les soins médicaux;
- secteur social.
On constate qu'il existe une interaction avec de nombreux domaines ayant une vaste portée, comme l'aménagement du territoire et la planification régionale, la planification de la localisation des activités industrielles et commerciales, la planification du secteur énergétique, les équipements collectifs publics (écoles, établissements de santé publique, hôpitaux), l'hydraulique rurale, l'hydraulique lourde, l'aménagement des transports et communications, etc.
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
En se basant sur l'état actuel de la technique dans l'industrie de la pâte et du papier, sur les technologies spécialement mises au point ou adaptées pour le recyclage et la réduction ou l'élimination des émissions polluantes, ainsi que sur des contrôles pratiqués dans les conditions prévues par la réglementation, on peut tirer les conclusions suivantes:
- En ce qui concerne le bois, matière première renouvelable, cette industrie préserve l'environnement aussi longtemps que l'abattage des arbres est inférieur ou égal au recrû. Un autre effet vient de la transformation des résidus et des déchets du bois (bois des scieries et d'éclaircie) dans les usines à pâte.
- Dans le cas des plantes annuelles, les retombées écologiques sont nettement moins positives. L'utilisation de la bagasse, par ex., qui n'est donc plus disponible comme combustible, oblige à remplacer cette dernière par des combustibles fossiles, ce qui a, entre autres, des effets négatifs sur le bilan de CO2.
- L'utilisation de vieux papiers, qui tend encore à s'accroître, est globalement positive pour l'environnement: la préparation de la pâte de récupération demande moins d'énergie primaire que la pâte neuve et s'accompagne d'une réduction de la consommation de bois par tonne de papier.
- La pâte chimique mérite un éloge particulier: aussi bien en termes de matières premières que d'énergie, une usine moderne ne consomme pratiquement que des matières premières renouvelables (bois).
- Les charges des effluents de la production de la pâte sont minimes pour la pâte non blanchie, et la tendance croissante à remplacer les agents de blanchiment, tels que le chlore et les composés chlorés, par des produits sans chlore (oxygène et peroxyde) permet aujourd'hui à beaucoup d'entreprises de blanchiment de respecter les seuils prescrits.
- Les effluents de la production papetière peuvent être maintenus à un niveau inférieur aux valeurs limites prescrites grâce à des mesures de réduction (recirculation) et à de très efficaces stations d'épuration des eaux résiduaires.
- Il est possible de maintenir les émanations gazeuses des centrales thermiques et des installations de récupération en dessous des seuils limites grâce aux nouvelles techniques de dépollution. Les émanations malodorantes (mercaptans) restent problématiques, notamment dans les fabriques de pâte au sulfate. Des mesures adaptées de récupération et de contrôle mises en oeuvre dans des installations européennes modernes ont néanmoins démontré qu'il est possible ici aussi de ramener le taux des émanations à un niveau acceptable, inférieur aux valeurs limites (EPA) dans les zones à forte densité de population.
- Les déchets solides sont relativement insignifiants, une grande partie d'entre eux pouvant être utilisés comme source d'énergie (écorces, déchets du bois). En ce qui concerne l'élimination des boues résiduaires (incinération, décharge), les usines utilisant des vieux papiers doivent tenir compte du problème des métaux lourds dus aux encres d'impression.
- Les constructions ouvertes, courantes dans les pays chauds, rendent des mesures de protection contre le bruit plus coûteuses que dans les installations fermées. Le seul moyen de réduire les nuisances dues au bruit est un éloignement plus grand des zones d'habitation.
Dans les zones climatiques tempérées et/ou froides, la forme du bâtiment, l'isolation et le régime d'exploitation (la nuit, éviter le fonctionnement des machines bruyantes) permet de résoudre facilement la question du bruit.
En prenant soin d'intégrer suffisamment tôt les groupes de population concernés, notamment les femmes, au sein des processus de planification et de décision, on pourra tenir compte de leurs intérêts et on contribuera à réduire les problèmes d'environnement (par ex. en cas de situation de concurrence en ce qui concerne l'utilisation de l'eau, du bois ou des terres).
L'application et la surveillance des valeurs limites des émissions polluantes, ainsi que la gestion /des entreprises dans le respect de l'environnement, passe par l'institutionnalisation des organes de contrôle nécessaires et par l'efficacité de leur action. Ici, la désignation de "délégués à la protection de l'environnement" au sein même de l'entreprise, qui seraient chargés de la formation et de la sensibilisation des employés au problème de la conservation de l'environnement paraît une solution intéressante.
6. Bibliographie
W. Brecht et H.L. Dalpke: "Wasser, Abwasser, Abwasserreinigung in der Papierindustrie".
Deutsches Wasserhaushaltsgesetz (WHG), Abwasserabgabengesetz (AbwAG) sowie das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG).
EPA (Environmental Protection Agency) "Effluent Limitations Guidelines and New Source Performance Standards for the Bleached Kraft, Groundwood, Sulfite, Soda, De-ink and Non-integrated Paper Mills Segment of the Pulp, Paper and Paperboard Mills".
NCASI, Etats-Unis (National Council of the Paper Industry for Air and Stream Improvement) Bulletins (div.).
ÖNorm M 94 64.
Allan M. Springer: "Industrial Environmental Control, Pulp and Paper Industry".
SSVL Suède (Sriftelsen Skogsindustriernas Vatten och Luftvardsforskning), The SSVL Environmental Care Project.
Annexe A: Tableaux
Tableau 2.2.1 A Effluents des usines à pâte et à papierPage 1Sources/causes inhérentes au secteur concernéMatières émisesEffetsMesures de réduction internes (état de la technique)Degré de réduction des rejets (%)Circuits d'eau ouvertsGrandes quantités d'eaux uséesGrandes stations d'épuration, consommation importante d'énergie et de produits chimiquesRecyclage internejusqu'à 80 %Matières non dissoutes de sources div../contrôle du fonctionnement mal conduitParticules organiques des fibres et fibres de composantes inorganiques (impuretés), charges résiduairesTurbidité, coloration, forte consommation d'oxygèneSéparation des flux des eaux de process, recyclage interne, amélioration du filtragevariable selon les types de productionMatières dissoutes de la production de la pâte et de la récupérationSulfates et autres produits provenant de la délignification, tallol brut, etc., composés soufrés org., sels NaForte coloration brune, forte consommation d'oxygène (subs-tances en partie difficilement dégra-dables), émanations malodorantesOptimiser les process partiels, éviter les fuites, recyclage des liquides de fuite jusqu'à 90 %Blanchiment de la pâteProduits de réduction de la lignine et des hémicelluloses, composés organ. chlorés, sels Na et ClForte consommation d'oxygène (produits en partie difficilement dégradables), coloration, toxicitéRecyclage des produits filtrés dans l'installation, éviter les fuites, utilisation d'agents de blanchiment pauvres en chlore ou sans chloreComposés chlorés, jusqu'à 100 %, faible pour les autresCondensats d'évaporation Composés organ. (méthanol, éthanol, gaz non condensés)Forte consommation d'oxygène, coloration, émanations malodorantesStripping de la lessive pendant ou avant l'évaporation, combustion ou traitement séparé des gaz de strippingjusqu'à plus de 90 %
Tableau 2.2.1 A Effluents des usines à pâte et à papierPage 2Sources/causes inhérentes au secteur concernéMatières émisesEffetsMesures de réduction internes (état de la technique)Degré de réduction des effluents (%)Produits chimiques de l'épuration des vieux papiersRestes d'encre d'impression et composantes des encres (contenant en partie des métaux lourds), colorants, agents d'épuration, sels complexesTurbidité, forte consommation d'oxygène, toxicité des métaux lourdsRecyclage (limité) toxicité indirectement réductible en évitant l'utilisation des encres d'impression avec métaux lourdsConsommation d'oxygène: faible, toxicité: élevée.Fabrication du papierAdditifs chimiques résiduaires (colorants, agents éclaircissants, anti-mousse, agents de rétention et de nettoyage, charges)Turbidité, forte consommation d'oxygène, (toxicité si les additifs sont toxiques)cf. Vieux papiers ci-dessuscf. Vieux papiers ci-dessusCouchageAgents de couchage (latex, clay, émulsifiants, amidon, etc.)Turbidité, forte consommation d'oxygèneConduite du processus visant à éviter soigneusement les pertes--Eaux résiduaires des installations annexesPoduits chimiques d'adoucissement/de désalination de l'eau, sels des filtrats de lavage etc.Teneur en sel----
Tableau 2.2.1 A Effluents des usines à pâte et à papierPage 3Sources/causes inhérentes au secteur concernéMatières émisesEffetsMesures de réduction internes (niv. technique)Degré de réduction des effluents (%)Installation d'épuration des eaux uséesA) Dans les eaux usées: matières consommant beaucoup d'oxygène (réduction de la lignine et de la cellulose), colorantsTurbidité, coloration, forte consommation d'oxygèneTraitement mécanique (sédimentation, filtration, flotation), biologique (aérobie, anaérobie), et évent. chimique (précipitation, adsorption sur charbons actifs) des eaux de procédéColorant: 95 %Oxygène: jusqu'à 60 % (pâte) et jusqu'à 95 % (papier), Coloration: jusqu'à 100 %B) Dans les boues résiduaires: matières solides organ. et inorgan. (également composantes toxiques), produits de dégradation biologique---Incinération des boues (évent. avec épuration des gaz de fumées)supérieur à 90 %
Tableau 2.2.1 B Exemples de charges polluantes émisesEffluents de la production de la pâte, sans traitementQté eau usée m3/tDBO kg/tDCO kg/tMS kg/tAOX kg/tTOX (TEF)1)2)1)2)1)2)1)2)3)4)Pâte mécanique2010-30TMP85015-28CTMPSC50315)Procédé au sulfate22510-2040-605)3xDBO1-25Procédé au sulfite450250-500*3xDBO0-0,2560-200**Effluents de la production du papier, sans traitementPapiers graphiquesPapier journal25801-21040Papiers impression-écriture701803080Papiers industrielsPapiers gris (VP)0 500 30 30 10-30--6)*: sans récupération des produits chimiques
**: avec récupération des produits chimiques
1) avec taux important de recyclage de l'eau
2) avec faible taux de recyclage de l'eau
3) utilisation d'agents de blanchiment chlorés réduite au minimum
4) avec agents de blanchiment chlorés
5) valeurs SSVL (Suède)
6) les pâtes d'impression contenant des métaux lourds peuvent être responsables de boues toxiques
Tableau 2.2.2 A Rejets à l'atmosphère Usines à pâte et à papierPage 1Sources/causes inhérentes au secteur concernéMatières émisesEffetsMesures de réduction (niveau de la technique) internesDegré de réduction des rejets (%)Désintégration et lavage de la matière première (broyage du bois, de la paille, etc.)Poussière organiqueRisque d'incendie, nuisibles à la santéAspiration de l'air et nettoyage dans des cyclones (et/ou filtrage, valorisation, incinération ou mise en décharge de la poussière)jusqu'à 100 %Gaz résiduaires des lessiveurs, évaporation provenant des appareils et contenantsVapeur d'eau, térébenthine et composés HC, SO2Risque d'incendie, émanations malodorantes, nuisibles à la santé, pluie acideCondensation de la vapeur d'eau et de la térébenthine, valorisation de la térébenthine, incinération des résidus, recyclage du SO2, lavage des gaz résiduaires99 + TRSEmanations malodorantesCollecte et combustion des TRS (non condensables)99 +Events des installations d'évaporation des lessivesVapeur d'eau, terpènes, méthanol, TRSEmanations malodorantesCollecte et combustion des gaz95 +Vapeur d'eau----SO2Pluie acideAbsorption dans épurateur de gaz alcalin, recyclage dans le processus99+NOxFormation d'ozoneen cours de développement: transformation non catalytique0TRSEmanations malodorantesProcess selon l'état de la technique99 +Chaudière des lessives (gaz résiduaires)CONuisible à la santéMinimiser par une conduite appropriée du processus0CO2Effet de serreInévitable, bilan global non polluant0 PoussièreNuisible à la santéElectrofiltre, recyclage dans le processus99 +
Tableau 2.2.2 A Rejets à l'atmosphère Usines à pâte et à papierPage 2Sources/causes inhérentes au secteur concernéMatières émisesEffetsMesures de réduction (état de la technique) internesDegré de réduction des rejets (%)Vapeur d'eau------SO2Pluie acideUtilisation de fuel sans soufre ou de gaz naturel, en cours de développement: gaz de bois et d'écorces95 +CONuisible à la santéRéduction grâce au contrôle du process0Four à chaux (effluents gazeux)NOxFormation d'ozoneRéduction encore techniquement impossible (voir dossier "ciment")0TRSEmanations malodorantesRéduction possible grâce à une conduite appropriée du processus99 +PoussièreNuisible à la santéElectrofiltre et recyclage99 +Vapeur d'eau------Chaudière de production de vapeur avec combustionCO2 et COEffet de serre, nuisibles à la santéInévitable, mais bilan global non polluant, réduction grâce à une conduite appropriée du processusdes écorces et des déchets de bois (gaz résiduaires)HydrocarburesEffet de serre, nuisibles à la santéRéduction grâce à une conduite appropriée du processuscf. plus hautNOxFormation d'ozoneEn cours de développement: abandon des syst. non-cat. au profit des syst. cat.Vapeur d'eau----Fours d'incinération des boues et mat. résiduairesCO2 et COEffet de serre, nuisible à la santécf. plus haut, réduction grâce à une conduite appropriée du processuscf. plus hautNOxFormation d'ozoneRéduction encore techniquement impossiblePoussièreNuisibles à la santéEpurateurs de gaz, cyclones, décharge
Tableau 2.2.2 A Rejets à l'atmosphère Usines à pâte et à papierPage 3Sources/causes inhérentes au secteur concernéMatières émisesEffetsMesures de réduction internes (état de la technique)Degré de réduction des rejets (%)Events des cuves de blanchiment, préparation des agents de blanchiment, transport du chloreChlore dioxyde de chlore SO2Nuisibles à la santé " "Aspiration et lavage des vapeurs dans des laveurs de gaz, recyclagejusqu'à 100 %Gaz d'échappement des véhicules de transport des matières premières et des produitsGaz d'échappement NOx, CO, HC, CO2Nuisibles à la santé, rejets atmosph.Catalyseurs, moteurs diesel avec filtres à suie, véhicules électriques si possiblejusqu'à 90 %Sécheurs à papierVapeur d'eau------Machines de fabrication du papier (dito machines de couchage et de doublage)Solvants organiquesNuisibles à la santéLavage des gaz, filtrage sur charbons actifs et recyclage, utilisation d'additifs solublesjusqu'à 95 %Préparation des adjuvants, air expulsé par les pompes à videVapeur d'eau------Gaz d'échappement des véhicules de transport des matières premières et des produitsGaz d'échappement NOx, CO, HC, CO2Nuisibles à la santé, effets atmosph.Catalyseurs, moteurs diesel avec filtres à suie, véhicules électriques si possiblejusqu'à 90 %
Tableau 2.2.2 B Rejets à l'atmosphère inhérents au secteur concerné, état de la technique, valeurs limitesRejetSourceNiveau technique mg/Nm3Valeurs limites typ. mg/Nm3Poussière- Chaudière des lessivesinférieur à 5050 (ÖNorm)- Absorbeurs de bisulfite de Mg, Ca et procédé au bisulfiteinférieur à 5050 (Önorm)- Incinérateurs de chauxinférieur à 5050(ÖNorm)- Cuve de fusioninférieur à 50SO2- Chaudière des lessivesinférieur à 50400 (ÖNorm)- Absorbeurs de bisulfite de Mg, Cainférieur à 250700 (ÖNorm)- Dito procédé au bisulfiteinférieur à 250300 (ÖNorm)- Incinération de la chaux av. incinération des TRSinférieur à 400400 (Önorm)CO- Chaudière des lessivesinférieur à 100cf. TA-Luft, en gén.: brûleur à mazout 170 combust. solides 250- Four à chauxinférieur à 250C organ.- Four à chauxinférieur à 50150 mg/m3 (TA-Luft)NOx- Chaudière des lessives - Four à chauxinférieur à 200 inférieur à 900400 mg/m3 HMV (LVR-K, 1989) (1'500, TA-Luft, fours rot. p. chaux)TRS- Chaudière des lessivesinférieur à 5 ppm V5 ppm V (EPA)- Four à chaux- Cuve de fusion inférieur à 8 ppm V 8,4 g/t BLS8 ppm V (EPA) 8,4 g/t BLS (EPA)CL inorgan.- BlanchimentCl2 et CL- inférieurs à 10 mg/m3CL2: 5 mg/m3 (TA-Luft) Cl-: 30 mg/m3 en HCl (TA-Luft)- Préparation des réactifs chimiques* HMW: Valeur horaire moyenne LRV: Décret sur la lutte contre la pollution de l'air TA-Luft: Instructions techniques sur sur le maintien de la pureté de l'airTableau 2.2.3 Déchets solides des usines à pâte et à papier
Tableau 2.2.3 Déchets solides des usines à pâte et à papierPage 1Sources/causes inhérentes au secteur concernéMatières émisesEffetsMesures de réduction internes (état de la technique)Degré de réduction (%)Transport et préparation des matières premières: BoisEcorce CopeauxEncombrementIncinération productrice d'énergie> 95PailleFil de fer"Collecte, compactage, ferraille--Nettoyage de la cellulose et de la pâteBranches, faisceaux de fibres grossiers, sable" "Incinération productrice d'énergie Mise en décharge> 95 0Contrôle dequalitéRebut"Recyclage> 85Récupération des produits chimiques, élimination des ions étrangersBoues de chaux * ou chauxPollution de la nappe phréatiqueValorisation dans des entreprises de transformation de la chaux, mise en décharge0 - 80Savon au sulfate **Problèmes de processusValorisation comme matière première dans les usines chimiquesjusqu'à 100Préparation des vieux papiersFil de fer, feuilles plastiques, ficellesEncombrementMise en décharge--Désencrage des vieux papiersBoue des encres d'impression (présence évent. de métaux lourds)Pollution de la nappe phréatiqueIncinération ou décharge spécialejusqu'à 85* Dans les usines de pâte au sulfate et à la soude ** dito avec le bois de conifères
Tableau 2.2.3 Déchets solides des usines à pâte et à papierPage 2Sources/causes inhérentes au secteur concernéMatières émisesEffetsMesures de réduction internes (niv. technique)Degré de réduction des déchets (%)Epuration de l'eau et des eaux uséesBoues des fibres, boue inorgan. boue biologiqueEncombrementRecyclage ou incinération des boues de fibresjusqu'à 85 %Mise en décharge des boues inorg. et biol., amendement des sols dans certaines cond.--Usure des moyens de productionTamis métalliques ou plastiques; tissus synth. (feutres), lubrifiants, produits d'entretienEncombrementRecyclage chez le fabricant, mise en décharge, incinération Incinération--MaintenancePièces défectueuses EmballagesRecyclage chez le fabricant (ferraille) Incinération ou mise en décharge --
Tableau 3.1.1 Méthodes d'analyse des eaux usées, recommandations pour la réduction de l'impact écologique Page 1Impuretés ou propriétésUnitéMéthode d'analyseMéthodes d'élimination ou de réduction1Matières non dissoutesmg/lDEV H2, MS 148, 224Epuration mécanique, floculation, biologie2Matières décantablesmg/lDEV H2, MS 224, z x/1/76Epuration mécanique, floculation, biologie3MESmg/lDifférence de 1 et 2Floculation, (filtration), biologie4Turbiditécm de visibilitéDIN 38 404-C2, MS 163, 232Floculation, (filtration), biologie5ColorationDIN 38 404-C1, MS 118, 206Floculation, coagulation, flotation6Température°CDIN 38 404-C4, MS 162Refroidissement (tours, bassins, lit bactérien)7OdeurDEV B 1/2, MS 136, 2178pHDEV C5/S5, MS 144, 221Neutralisation9ConductibilitémðS/cmDEV C8, MS 154, 226DEV: Méthode unitaire allemande
MS: Méthodes standards (APHA)
Z: Fiche technique Zellcheming
Tableau 3.1.1Page 2Méthodes d'analyse des eaux usées, recommandations pour la réduction de l'impact écologique Impuretés ou propriétésUnitéMéthode d'analyseMéthodes d'élimination ou de réduction10Résidu total, d'évaporation, de calcinationmg/lDEV H1/S3, MS 148,22411DBOmgO2/lDEV H5, MS 141, 219 DIN 38409-H91Dégradation biologique aérobie, anaérobie12DCOmgO2/lMS 142, 220 Z x/2/76 DIN 38409-H41 et -A30 ARAVwV1) N° 303Dégradation biologique aérobie, anaérobie13Teneur totale en carbone organ. TOCmgC/lMS13814OxygènemgO2/lDEV G2/J8, MS 140,21815Azote total, organ.mg/lDEV H11, H12Dégradation biologique aérobie, anaérobie16Colloïdesmg/lDEV H317Huiles, graissesmg/lDEV H17, H18, MS137, 209Séparateurs18Lignine, taninmg/lMS 16019Hydro-carburesmðg/lDEV H1520Mat. toxiques organ.mðg/lMS 139Dégradation biologique21Phosphoremg/lARAVwV N° 108
Tableau 3.1.1Page 3Méthodes d'analyse pour les eaux usées, recommandations pour la réduction de l'impact écologiqueImpuretés ou propriétésUnitéMéthode d'analyseMéthodes d'élimination ou de réduction22Azotemg/lARAVwV N° 106/107, 20223AOXg/lDIN 38409-H14, ARAVwV N° 30224Chlorures, etc.mg/lDEV D5-7, D15, J7, MS 156-158, 228Echange d'ions, ultra-filtration, osmose inverse25Nitrates, nitritesmg/lDEV D9-10, E5 MS 131-135, 212-216Dégradation biologique26Métaux lourdsmg/lMS 211, ARAVwV N° 207 (Ca) N° 209 (chrome)/ 214 (Ni)/206 (Pb)/ 213 (Cu)/215 (Hg)Floculation27NA+ etc.mg/lDEV E13-15, MS 126, 147, 153Echange d'ions, ultra-filtration, osmose inverse28Toxicité et biodégra-dabilitéDEV L2-329Equivalent habitantDEV L130Toxicité pour la faune aquatiqueGFi, %, TEF*DEV L15, MS 231 DIN 3842-L20, ARAVwV N° 40131Analyse bio.- écologique des eaux (niv. de qualité des eaux)DEV M1-7, MS 601-606* TEF: Toxicity Emission Factor
Tableau 3.1.2A Seuils maxima admissibles pour les eaux usées en Allemagne Situation janvier 1990Type de pâte ou de papierDCO kg/t max. 2)DBO kg/t max.DBO mg/lAOX kg/t max.Toxicité faune aquat. max.Matières décantables ml/l max.Pâte cellulosique (en général)7051**2Papier:0,5Papier impression-écriture, selon le type5 - 70,7 - 6250,50,5Fabrication à base de VP61,20,5Papier parcheminé1260,50,52) Tonne, séché à l'air = 0,9 t à l'état absolument sec
**) Non valable pour la pâte chimique avant le 31/12/92
Tableau 3.1.2 B
Unités des matières polluantes pour le calcul des taxes de déversement d'eaux usées en Allemagne
N°Polluants et groupes de polluants évaluésUne unité polluante correspond aux quantités ci-dessousValeurs limites de concentration et quantités annuelles1Matières oxydables dans la DCO50 kilogrammes d'oxygène20 milligrammes par litre et 250 kilogrammes annuels2Phosphore3 kilogrammes 0,1 milligramme par litre et 15 kilogrammes annuels3Azote25 kilogrammes 5 milligrammes par litre et 125 kilogrammes annuels4Composés halogénés organiques sous forme de composés organiques halogènes adsorbables (AOX)2 kilogrammes calculé en chlore organique lié100 microgrammes par litre et 10 kilogrammes annuels5Métaux et dérivés:5.1Mercure20 grammeset 1 microgramme 100 grammes5.2Cadmium100 grammes5 microgrammes 500 grammes5.3Chrome500 grammes50 microgrammes 2,5 kg5.4Nickel500 grammes50 microgrammes 2,5 kg5.5Plomb500 grammes50 microgrammes 2,5 kg5.6Cuivre1000 grammes de métal100 microgrammes 5 kgpar litre déversé par an6Toxicité pour la faune aquatique3 000 mètres cubes d'eau usées divisés par GFGF = 2GF est le facteur de dilution à partir duquel les eaux usées testées ne sont plus toxiques
Annexe B: Glossaire
APHAAmerican Public Health Association (Association américaine de santé publique)APMPAlcaline Peroxyde Mechanical Pulp (CMTP spécial)BLS De-inkingBlack Liquor solids - Liqueur noire solide Procédé d'élimination des encres d'impression sur les vieux papiers (désencrage)CannelurePapier relativement fort placé entre deux couches de carton ondulé.Cuve de fusion Réservoir de dissolution de la cendre issue de l'incinération des lessivesDegré de blancheurMesure la "blancheur" du papier, exprimé en pourcentage de blanc "absolu" = réflexion de la lumière égale à 100% en présence de lumière bleue d'une longueur d'onde définie. Les papiers très blancs ont un degré de blancheur de 85 à 90%, le papier journal de 60 à 65%. !¨«¬# $ % { | } ~ í î ï E
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