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La gestion des matières résiduelles constitue un enjeu crucial pour les sociétés, aussi bien sur le plan économique qu’environnemental. Jusqu’ici, l’enfouissement a été la technique la plus utilisée, mais elle présente des limites. En effet, une fois les déchets enfouis, ils produisent une quantité non négligeable de carbone, ce qui contribue aux émissions de GES et à la pollution des eaux. Une gestion saine des matières résiduelles est donc nécessaire pour bâtir une économie verte et durable, et ainsi favoriser le développement sociétal et la protection de l’environnement, en plus de prévenir la pénurie des ressources.  

Le gouvernement du Québec s’est engagé dans cette voie par la mise en place de politiques, de lois et de plans d’action visant une gestion efficace des matières résiduelles. La Politique québécoise de gestion des matières résiduelles de 2011 et son plan d’action 2011-2015 représentent des exemples des plus concrets. Visant principalement à n’éliminer que le résidu ultime, cette politique encourage des comportements plus respectueux de l’environnement et de meilleures pratiques de consommation et de gestion des matières résiduelles.

À Montréal, la gestion des matières résiduelles relève de la compétence de la Ville de Montréal. Cette dernière avait adopté un Plan directeur de gestion des matières résiduelles de l’agglomération de Montréal, arrimé aux objectifs et aux orientations du gouvernement québécois, afin de réduire la quantité de résidus destinés à l’enfouissement.

Le Plan métropolitain de gestion des matières résiduelles 2015-2020, entré en vigueur le 28 janvier 2017, constitue un autre exemple corroborant l’engagement et la volonté politique et sociale d’atteindre le « zéro enfouissement ».

L’atteinte des objectifs fixés par les différents paliers gouvernementaux nécessite aussi l’implication des citoyens, notamment en ce qui concerne le tri à la source des matières résiduelles, ainsi que celle des développeurs de technologies et des chercheurs, quant à la mise au point d’innovations répondant aux enjeux liés au tri, à la transformation et à la valorisation des matières résiduelles.

Portée par son fort potentiel d’innovation, Montréal est connue et reconnue pour l’expertise de ses industriels et de ses chercheurs qui développent des procédés de pointe permettant non seulement de détourner nos résidus des sites d’enfouissement, mais aussi d’en tirer profit.

En première partie, le présent bulletin présente de manière brève et concrète le concept de matière résiduelle, ses principes de gestion, les classifications et les typologies couramment utilisées, ainsi qu’un portrait des retombées et des potentiels économiques inhérents à sa gestion. La deuxième partie met en lumière une liste, non exhaustive, des initiatives et des innovations montréalaises en tri, en recyclage et en valorisation de certaines matières résiduelles.

Matières résiduelles, généralités, principes et typologies

 Une matière résiduelle est définie comme toute matière ou tout objet rejeté par les ménages, les industries, les commerces ou les établissements, qui est mis en valeur ou est éliminé.

L’utilisation de l’expression matière résiduelle signifie que nos rebuts ne sont plus considérés comme des déchets, mais plutôt comme des ressources à exploiter et à valoriser, pouvant devenir des matières secondaires susceptibles d’intégrer d’autres processus de fabrication et de production. À noter que les déchets ultimes, c’est-à-dire ceux qui ne sont plus valorisables, ne représentent qu’une très petite portion de nos rebuts.

Gestion des matières résiduelles

La gestion des matières résiduelles est guidée par des principes qui diffèrent selon les pays ou les provinces. Au Québec, cette gestion repose sur un principe privilégiant les modes de gestion ayant le moins d’impacts sur l’environnement. Décrit par l’acronyme « 3 RV-E », il présente des étapes à prioriser pour une gestion efficace des matières résiduelles. Ainsi, la réduction à la source, le réemploi, le recyclage, la valorisation et l’élimination doivent être privilégiés dans cet ordre.

La réduction consiste à réduire la quantité de résidus générés lors de la fabrication, de la distribution ou de l’utilisation d’un produit. La disparition de certains emballages inutiles ainsi que la modification des habitudes de consommation sont de bonnes façons d’économiser les ressources.
Le réemploi concerne l’utilisation répétée d’un produit ou d’un emballage sans modification de son apparence ou de ses propriétés. Le réemploi des bouteilles de bière consignées est l’un des exemples les plus tangibles.

Le recyclage constitue une série d’opérations entraînant la réintroduction d’une matière résiduelle dans un cycle de production menant à un produit de même nature, (ex. : une canette d’aluminium fondue pour fabriquer des opercules de canettes).
La valorisation apporte une nouvelle valeur aux matières résiduelles par une transformation chimique modifiant totalement la nature du produit. Il y a lieu de distinguer entre la valorisation énergétique, qui permet de produire de l’énergie utile grâce à des procédés de traitement thermique (comme l’incinération des résidus), et la valorisation matière, qui correspond au remplacement d’une matière première vierge par une matière résiduelle, afin de produire un produit différent.

L’élimination vient en dernier recours. Il s’agit de toute opération visant à se débarrasser des résidus sans faire d’efforts pour appliquer les 3 RV. L’élimination peut prendre la forme des matériaux incinérés sans récupération de l’énergie contenue ou encore leur dépôt définitif dans un lieu d’enfouissement.

D’après cette hiérarchie des modes de gestion, la réduction à la source est la meilleure méthode. Par ailleurs, le réemploi est la méthode la plus économique, car, à l’instar du recyclage et de la valorisation, il ne nécessite aucune modification physique des matières.

Classification et typologie

Les résidus métalliques, organiques, textiles ou de plastique représentent autant d’exemples de matières résiduelles produites par les ménages, les entreprises ou l’industrie. Les ménages produisent les résidus ménagers, tels que les emballages plastiques ou encore les matières organiques. Les résidus industriels, quant à eux, sont générés par les activités économiques (secteurs industriel et manufacturier, industrie du bâtiment et des travaux publics, etc.).

Selon les règlements et les politiques en vigueur au Québec, les matières résiduelles peuvent être classifiées dans les grands regroupements suivants : les sols contaminés, les résidus biomédicaux, les résidus de fabriques de pâtes et papiers, les résidus inorganiques, les résidus miniers, les boues organiques, les résidus radioactifs, les pneus hors d’usage, les neiges usées, les véhicules hors d’usage, tout comme les résidus solides depuis 2006. À noter que pour chacune de ces catégories, des modes de gestion précis sont établis.

Les matières résiduelles peuvent aussi être réparties selon la typologie qui leur est propre. Quelques exemples figurent ci-dessous :

Les déchets d’équipements électriques et électroniques sont composés de téléphones cellulaires, d’ordinateurs, de téléviseurs et d’autres appareils électroniques qui sont à la fin de leur vie utile. Ces résidus contiennent souvent des matériaux recyclables ayant une valeur commerciale importante, comme le cuivre, l’argent, le palladium, etc.
Les résidus de plastique sont produits à partir des matières plastiques et sont essentiellement associés aux emballages, aux matériaux de construction et aux composants pour véhicules automobiles. Grâce à ses caractéristiques (résistance, polyvalence, durabilité et légèreté), le plastique est employé en tant que substitut à plusieurs matériaux, dont le papier, le verre et le métal. Ses résidus se prêtent bien au réemploi, au recyclage et à la valorisation.
Les résidus du papier et du carton sont liés à l’industrie des pâtes et papiers. Il s’agit des produits à base de fibres cellulosiques, matière première extraite des arbres, tels que le papier journal, le papier fin, le papier tissu, le carton ondulé et le carton plat. À noter qu’au cours des dernières années, l’industrie des pâtes et papiers s’avère être le secteur qui a le plus investi dans la protection de l’environnement. Les résidus de cette industrie conviennent bien au réemploi, au recyclage et à la valorisation.
Les pneus hors d’usage sont composés principalement de caoutchouc synthétique, un dérivé du pétrole, et de caoutchouc naturel provenant d’arbres. Selon leur état, les pneus hors d’usage sont récupérés aux fins de remoulage, de recyclage ou de valorisation.

Retombées économiques mondiales

À l’échelle mondiale, le revenu découlant de la gestion des résidus solides industriels était évalué à 387,4 milliards de dollars en 2013. Il devrait croître en moyenne de 6,3 % par année et atteindre 750,1 milliards de dollars en 2020. En ce qui concerne la gestion des résidus solides municipaux, qui comprend les résidus provenant des secteurs commercial et résidentiel, le marché mondial était évalué à 160,5 milliards de dollars en 2013. Il devrait atteindre environ 297 milliards de dollars en 2020, soit une croissance annuelle moyenne de 9,2 % sur sept ans.

La gestion des matières résiduelles présente une opportunité de croissance rapide pour l’industrie des équipements électriques et électroniques, l’industrie des matières plastiques ainsi que l’industrie des pâtes et papiers.

Au niveau mondial, la gestion des déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) représentait un marché de 9,1 milliards de dollars en 2011 et de 20,2 milliards de dollars en 2016. Il s’agit d’une hausse significative de 17,2 % en moyenne par année sur quatre ans. Ce marché devrait atteindre 49,4 milliards de dollars en 2020 et 58 milliards de dollars en 2021, soit une croissance annuelle moyenne de 25 % entre 2016 et 2020. Entre 2020 et 2021, la croissance annuelle devrait être de 17,4 %.

La gestion des matières plastiques, notamment par le recyclage, représentait quant à elle un marché mondial de 31,5 milliards de dollars en 2015. Ce marché devrait croître en moyenne de 7 % par année pour atteindre environ 57 milliards de dollars en 2024.

La gestion des résidus papetiers devrait générer un marché mondial de 43,35 milliards de dollars en 2020. Ce marché devrait enregistrer une croissance annuelle moyenne de 3 % pour atteindre plus de 50,42 milliards de dollars en 2025.

Nouveau modèle économique : l’économie circulaire

Le modèle économique d’aujourd’hui repose sur un système linéaire à sens unique où les matières premières sont extraites, transformées, consommées et jetées (voir figure ci-dessous).[Économie Linéaire]Source : IEDDEC 2015, instituteddec.org.

L’économie circulaire, un modèle novateur, est en revanche basée sur une démarche qui fait des résidus issus d’un processus, une ressource pour un autre. Cette nouvelle économie s’inspire des écosystèmes naturels où les flux des matières et des énergies circulent constamment en boucle fermée.

En concertation avec une quinzaine d’acteurs stratégiques soutenant le déploiement de l’économie circulaire au Québec, l’Institut de l’environnement, du développement durable et de l’économie circulaire (IEDDEC) définit cette économie comme « un système de production, d’échange et de consommation visant à optimiser l’utilisation des ressources à toutes les étapes du cycle de vie d’un bien ou d’un service, dans une logique circulaire, tout en réduisant l’empreinte environnementale et en contribuant au bien-être des individus et des collectivités ». Cela signifie que cette économie permet de protéger à la fois nos ressources renouvelables et non renouvelables en plus de nos écosystèmes, de lutter contre la volatilité et l’accroissement du coût des matières premières, et de freiner la pollution.

Les chercheurs de l’IEDDEC ont conçu le schéma ci-dessous illustrant parfaitement les diverses composantes ainsi que les modes, les conditions et les outils liés à la mise en place de l’économie circulaire.

Il y a lieu de souligner que la mise en œuvre de l’économie circulaire nécessite l’implication de tous les acteurs, des consommateurs aux industriels, en passant par les distributeurs.

Innovations montréalaises valorisant nos rebuts et prônant l’économie circulaire

Cette section présente des innovations montréalaises en tri, en recyclage et en valorisation de certains types de matières résiduelles qui favorisent l’économie circulaire. À noter que la valorisation de la biomasse et la valorisation au plasma ne sont pas évoquées dans le présent bulletin. Le premier sujet a été traité en partie dans le bulletin du mois dernier, tandis que le deuxième sera traité dans un bulletin ultérieur.

Chaire de recherche sur la valorisation des matières résiduelles de Polytechnique Montréal

En novembre 2015, la Ville de Montréal et Polytechnique Montréal ont mis sur pied la Chaire de recherche sur la valorisation des matières résiduelles, dont le titulaire est M. Robert Legros, professeur au département de génie chimique à Polytechnique Montréal, et le cotitulaire, M. Réjean Samson, professeur au département de génie chimique à Polytechnique Montréal et directeur général du CIRAIG. Cette initiative s’inscrit dans la volonté de la Ville de Montréal de résoudre les problèmes reliés à la valorisation des matières résiduelles par la mise en place de solutions efficaces et innovantes.

La mission principale de cette chaire est de répondre aux besoins actuels et futurs des collectivités, en vue d’optimiser leurs stratégies de gestion et de valorisation des matières résiduelles, en particulier les ordures ménagères et les matières organiques. Selon M. Legros, l’objectif primordial consiste à développer des procédés innovants et des méthodes de tri intelligentes.

Le programme de recherche de la Chaire s’articule autour de trois thèmes distincts, mais complémentaires et étroitement liés : les ressources, la valorisation et les impacts. Ceci découle du fait qu’optimiser la gestion des matières résiduelles revient à déployer des stratégies de valorisation des ressources ayant un impact minimal sur l’environnement et la société.

Après seulement un an d’existence, plus d’une dizaine de projets, chacun rattaché à l’un des trois thèmes cités ci-haut, sont en cours de développement à la Chaire. Les trois projets présentés ci-après illustrent parfaitement la dynamique d’intégration des projets ancrée au cœur des travaux de la Chaire.

Thème 1 : Ressources | Développement d’un outil prédictif basé sur l’analyse des flux de matières pour la prise de décision en gestion des matières résiduelles

Le projet mené par M. Fabrice Tanguay-Rioux, étudiant à la maîtrise ès sciences appliquées, vise à développer un outil informatique prédictif permettant d’estimer les caractéristiques des flux de matières résiduelles au sein d’une municipalité. L’outil, une fois configuré avec les paramètres propres à la municipalité étudiée, fournira à l’utilisateur une évaluation des débits de matières et des compositions de leur flux selon une vingtaine de catégories de matériaux et une trentaine d’éléments chimiques. C’est ainsi que l’utilisateur pourra déterminer les flux d’un matériau précis, tel que le papier, ou d’un élément chimique problématique comme le cadmium, afin de caractériser les performances du système de gestion de matières résiduelles en place, leur évolution temporelle et aussi leur sensibilité à des modifications envisageables du système. L’ajout d’un centre de traitement et l’amélioration de la participation citoyenne au tri à la source représentent de bons exemples.

Thème 2 : Valorisation | Production d’un combustible dérivé de déchets (CDD) à partir des rejets de centres de tri de la Ville de Montréal

Mené par Mme Camille Girard, étudiante à la maîtrise ès sciences appliquées, ce projet a pour objet de concevoir et de dimensionner une chaîne de traitements mécaniques permettant de transformer une portion du flux des rejets du centre de tri de la Ville de Montréal en un combustible dérivé des déchets. Ce dernier rencontre les spécifications requises pour une valorisation énergétique par combustion mixte dans un procédé énergivore. La méthodologie de sélection et d’optimisation de la chaîne de traitements, permettant de conditionner un flux avec des propriétés propres, comme les rejets de centres de tri, pour satisfaire des contraintes associées à l’option de valorisation visée, pourra être par la suite étendue et appliquée à d’autres situations, telles que la valorisation énergétique de certaines portions de matières résiduelles séparées des ordures ménagères, au futur centre pilote de prétraitement de la Ville de Montréal.

Thème 3 : Impacts | Optimisation des systèmes de gestion des matières résiduelles basée sur l’analyse de flux de matières et du cycle de vie

Le projet de Mme Stéphanie Viau, étudiante à la maîtrise ès sciences appliquées, vise à évaluer les impacts environnementaux associés au système de gestion de matières résiduelles de la Ville de Montréal, sur la base d’un couplage entre les méthodes d’analyse de flux de matière et de cycle de vie. Plusieurs scénarios envisageables pour valoriser les ordures ménagères (bac vert) seront évalués et comparés, et une routine d’optimisation permettra de définir le scénario optimal.

Pyrocycle | La valorisation des résidus électroniques

En 2015, environ 50 millions de tonnes de résidus électroniques ont été générées dans le monde. La majeure partie de ces déchets a échoué dans des sites d’enfouissement et le reste a été expédié dans des pays du tiers-monde. Il est important de souligner que ce type de résidus contient des matières dangereuses et toxiques qui ont un effet néfaste sur l’environnement, comme les retardateurs de flamme bromés (RFB).

Sous la supervision du professeur Jamal Chaouki, M. Mohamed Khalil, étudiant finissant au doctorat à Polytechnique Montréal, a mis au point un procédé novateur capable de valoriser tous les types de déchets électroniques, et ce, sans aucune émission de gaz toxique. Baptisé « Pyrocycle », ce procédé repose sur un processus de pyrolyse par micro-onde permettant de briser les molécules des matières organiques de ce type de résidus, afin de mettre au point des produits sous les formes suivantes : solide (noir de carbone), liquide (solution de remplacement aux combustibles fossiles) et gazeux (solution de remplacement au gaz naturel). Cette innovation permet aussi d’extraire les métaux précieux, comme l’or, l’argent, le palladium et le platine, d’une manière plus efficace que celle permise par les méthodes standards. Concernant les gaz toxiques émis par les retardateurs de flamme bromés (RFB), M. Khalil utilise un nouvel additif chimique pour capter leur totalité.

Source : image fournie par M. Mohamed Khalil
Source  : https://ville.montreal.qc.ca/idmtl/matieres-residuelles-des-innovations-montrealaises-a-fort-potentiel/
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