Coordinateur du pro­ jet NanoFlueGas, l'Ineris a eu pour rôle d'identifier des échan­ tillons types de déchets et d'apporter un conseil sur les procédés de traitement thermique. Ce dernier a été réalisé dans le cadre du pro­ gramme Cortea de l'Ademe (connaissance, réduction à la source et traitement des émissions dans l'air). Première mondiale Le projet a étudié les émis­ sions potentielles de nano­ charges dans des conditions proches de la réalité, une pre­ mière mondiale. Les différents partenaires se sont penchés sur les mécanismes de relar­ gage éventuel de nanoparti­ cules lors de la combustion de nanodéchets. NanoFlueGas a permis de développer un pilote d'incinération et un pilote pour traiter les fumées. Le premier était équipé d'un four tubulaire horizontal amé­ lioré le rapprochant des fours à grille, souvent utilisés dans la filière de traitement ther­ mique des déchets. Le second pilote a suivi un cahier des charges défini par Trédi pour simuler les conditions réelles : température à 150 °C, teneur en eau (10­12 %). Au terme d'une étude de gise­ ment, le projet s'est concen­ tré sur trois déchets types, contenant des nanostructures à base de silice et de carbone en quantité suffisante : un déchet carbone sous forme de poudre, un déchet de peinture (liquide), et un déchet poly­ mère sous forme de solide pâteux (de type mastic). Ces déchets font partie des flux de DDMA (déchets dangereux ménagers et assimilés) et de DDAE (déchets dangereux des activités économiques). Ils sont représentatifs de la filière, car ils correspondent à plus de 50 tonnes par an de déchets pour le groupe Séché. Après analyse des échan­ tillons, l'étude a révélé que le déchet carbone contient 30 % des nanoparticules de noir de carbone en masse. La masse sèche du déchet poly­ mère contient environ 8 % de nanoparticules de silice, et le déchet peinture est composé dans sa masse sèche de 0,5 % de nanoparticules sous forme de silicates de calcium et de sodium. Premier enseignement issu d'expé­ riences menées en labora­ toire sur l'installation pilote d'incinération adaptée : des nanostructures de certains déchets sont transférées dans les émissions brutes en sortie de four, générées par le processus de combustion. Dispositif spécifique d'incinération Ainsi, dans les trois échan­ tillons, on observe l'émission d'aérosols nanostructurés : un aérosol de nanocarbone et deux aérosols de nanosi­ lice. Dans le cas du polymère, les travaux montrent que la combustion entraîne l'émis­ sion de deux familles de nano­ particules : l'une venant de la nanostructure contenue dans le déchet, l'autre produite par le processus de combustion. Ces résultats ouvrent déjà de nouvelles perspectives, notamment en élargissant le champ d'exploration à d'autres déchets comme les matériaux thermoplastiques nanostruturés. Des travaux sont menés depuis 2012 par Ghania Ounoughene (thèse de doctorat avec l'Ademe) sur le thème de l'étude des émissions liées à l'incinéra­ tion de matériaux nanostruc­ turés et l'incidence éventuelle sur les procédés industriels. Ils se prolongeront, dans la continuité de NanoFlueGas, jusqu'en octobre 2015. Deux objectifs ont été définis : déterminer les mécanismes de dégradation thermique de matériaux thermoplastiques formulés à façon avec des nanocharges, et étudier l'émission éventuelle de nano-objets lors de leur incinéra­ tion. Le dispositif spécifique d'incinération développé à l'Ineris dans le programme NanoFlueGas est mis à profit dans ces travaux de thèse. D'autres explorations sont envisagées sur la gestion des résidus solides comme les mâchefers ainsi que la gestion des solides résiduels issus de l'épuration des fumées. Deuxième enseignement de ce projet, l'efficacité des sys­ tèmes d'épuration de type filtre à manches assisté par injection de sorbants pour trai­ ter les émissions contenant des nanoparticules. En cours de traitement, la séparation des gaz et des particules est réalisée par deux procé­ dés utilisables vis-à-vis des nanoparticules : l'électro-filtra­ tion et le filtre à manches. Ce dernier a été désigné comme meilleure technique dispo­ nible (MTD) dans plusieurs Bref (documents de référence – mais pas des textes régle­ mentaires – utilisés dans plu­ sieurs activités industrielles). Élargir le spectre des produits Les travaux se sont focali­ sés sur ce type de dispositif qui a donné de bons résul­ tats. Testé sur un aérosol nanocarbone, le procédé a pu retenir plus de 96 % de nanoparticules de carbone émises dans les fumées brutes. De plus, l'analyse du rappor t coût-bénéfice de l'emploi de ce système s'avère favorable dans le cas des unités équipées pour la valorisation énergétique. Mais le projet ne s'arrête pas là. À la lumière de ces résul­ tats probants, selon Olivier Le Bihan (coordinateur du projet à l'Ineris), les parte­ naires scientifiques et indus­ triels de NanoFluegas vont affiner leur démarche pour obtenir, d'ici trois à cinq ans, des données sur un spectre plus large de produits. « Nous souhaitons proposer une vue d'ensemble, une cartographie de quelques familles de produits susceptibles de contenir des nanomatériaux, explique Olivier Le Bihan. L'idée est de voir si, dans un four, la nanostructure disparaît ou non et, dans ce dernier cas, observer son évolution et son transfert dans les aérosols ou dans les mâchefers. » À terme, c'est aussi interve­ nir plus en amont avec les industriels au moment de la conception des procédés et des produits pour sécuriser au maximum les conditions de traitement en fin de vie. n