09 - Synthese EEDEMS

Utilisation des pneumatiques usagés entiers ou broyés, dans le contexte des centres de stockage de déchets

et dans le domaine des bassins de rétention d’eaux pluviales

SYNTHESE D’UNE ETUDE DE L’ETAT DE L’ART

TECHNIQUE, ECONOMIQUE ET REGLEMENTAIRE DANS LES DOMAINES D’APPLICATION ENVISAGES

EEDEMS / EOS pour ALIAPUR et l’ADEME – 2005. Utilisation des pneumatiques usages entiers ou broyés dans le contexte des centres de stockage de déchets et dans le domaine des bassins de rétention d’eaux pluviales

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SOMMAIRE

1. CARACTERISTIQUES ET PROPRIETES DES PNEUS USAGES (BROYATS ET PNEUS ENTIERS) DANS LE CADRE DES APPLICATIONS DECRITES ................................................................................................................................................. 4

1.1. Synthèse des propriétés physiques .................................................................................................. 4 1.1.1. Masse volumique........................................................................................................................... 4 1.1.2. Porosité.......................................................................................................................................... 4 1.1.3. Conductivité hydraulique ............................................................................................................... 5 1.1.4. Compactage : résultats d’essais Proctor ....................................................................................... 5 1.1.5. Compressibilité .............................................................................................................................. 6 1.1.6. Résistance au cisaillement ............................................................................................................ 6 1.1.7. Conductivité thermique.................................................................................................................. 8

1.2. Synthèse des aspects concernant la lixiviation des PUNR (entiers, broyats et granulats) ........ 8

1.3. Impacts potentiels sur la santé et l’environnement....................................................................... 10 1.3.1.1. Par exposition directe .......................................................................................................... 10 1.3.1.2. Par combustion.................................................................................................................... 10

2. OPPORTUNITES DE VALORISATION DES PUNR (BROYATS ET PNEUS ENTIERS) DANS LES CENTRES DE STOCKAGE DE DECHETS. 11

2.1. Description des centres de stockage de déchets .......................................................................... 11 2.1.1. Les déchets : classification.......................................................................................................... 11 2.1.2. Législations concernant le stockage de déchets......................................................................... 11

2.1.2.1. Française et européenne..................................................................................................... 11 2.1.2.2. Comparaison avec la législation américaine ....................................................................... 12

2.1.3. Objectifs et fonctionnement d’un centre de stockage de déchets............................................... 12 2.1.3.1. Centre de stockage de classe 1 .......................................................................................... 12 2.1.3.2. Centre de stockage de classe 2 .......................................................................................... 13

2.2. Opportunité de valorisation.............................................................................................................. 14 2.2.1. Description des structures utilisées et fonctionnement ............................................................... 14 2.2.2. Notion de lixiviats......................................................................................................................... 15 2.2.3. Problèmes rencontrés avec les matériaux actuellement utilisés : contraintes ........................... 17 2.2.4. Retours d’expérience sur l’utilisation de broyats de PUNR......................................................... 17 2.2.5. Validité d’une extrapolation ou d’une transposition des résultats relevés dans la littérature et lacunes relevées dans les études menées.................................................................................................. 18 2.2.6. Comparatifs financiers pour l’utilisation de broyats de PUNR en substitution des matériaux actuellement utilisés .................................................................................................................................... 19

2.3. Drainage des eaux périphériques après confinement du CSD..................................................... 19 2.3.1. Description des structures utilisées ............................................................................................. 19 2.3.2. Législation.................................................................................................................................... 20 2.3.3. Retours d’expériences sur l’utilisation de PUNR......................................................................... 20 2.3.4. Comportement des PUNR à la lixiviation à l’eau......................................................................... 20 2.3.5. Drainage des eaux périphériques par des PUNR ....................................................................... 20 2.3.6. Comparatifs financiers ................................................................................................................. 20

2.4. Système de collecte des biogaz....................................................................................................... 21 2.4.1. Description des structures utilisées ............................................................................................. 21 2.4.2. Législation.................................................................................................................................... 21 2.4.3. Retour d’expériences sur l’utilisation de PUNR........................................................................... 22 2.4.4. Comparatifs financiers ................................................................................................................. 22

2.5. Conclusions ....................................................................................................................................... 22


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2.5.1. Force et faiblesse des approches................................................................................................ 22

3. OPPORTUNITES DE VALORISATION DE PUNR (PNEUS ENTIERS ET BROYATS) EN BASSINS DE RETENTION....................................................................... 23

3.1. Description des structures utilisées et fonctionnement ............................................................... 23 3.1.1. Les types de bassins de rétention ............................................................................................... 23 3.1.2. Réglementation française et législation européenne .................................................................. 23

3.2. Origines et destinations des eaux stockées................................................................................... 23 3.2.1. Les eaux pluviales ....................................................................................................................... 23 3.2.2. Les liquides toxiques ................................................................................................................... 24

3.3. Problèmes rencontrés avec les matériaux actuellement utilisés : contraintes (tassements, impacts environnementaux…) ..................................................................................................................... 24

3.4. Retours d’expérience sur l’utilisation de PUNR (broyats et pneus entiers)................................ 24

3.5. Comparatif financier pour l’utilisation de PUNR (pneus entiers et broyats) en substitution des matériaux actuellement utilisés ................................................................................................................... 25

3.6. Conclusions ....................................................................................................................................... 25 3.6.1. Force et faiblesse des approches................................................................................................ 25

4. TABLEAU DE SYNTHESE DES FONCTIONNALITES ET APPLICATIONS POTENTIELLES : AVANTAGES ET INCONVENIENTS..... 26

****

PREAMBULE Cette synthèse a été réalisée en s’appuyant sur une étude de l’état de l’art technique, économique et réglementaire réalisée par le Groupement d’Intérêt Scientifique EEDEMS et la société EOS à la demande de l’Agence De l'Environnement et de la Maîtrise de l'Énergie (ADEME) et de la société ALIAPUR, filière française de valorisation des pneus usagés.

L’objectif principal est d’évaluer sur la base d’études les potentiels de valorisation des pneus usagés en Centres de Stockage des Déchets (CSD) et en bassins de rétention La valorisation est vue au travers d’une substitution de matériaux naturels par des pneus usagés (entiers, broyats, granulats) en Centre de Stockage de Déchets (dans le cadre du Développement Durable) ou en utilisation des propriétés physiques des pneus en bassin de rétention (optimisation de l’espace).

« PUNR » : Pneus usagés non réutilisables.

Auteurs : Karine MARKEWITZ1, Francis MAIRET et Pascale NAQUIN2, Jean-François JABY3

Coordinateur : Robert MORETTO4

1 URGC Géotechnique – INSA de Lyon – Bâtiment JCA Coulomb - F69621 Villeurbanne 2 INSAVALOR POLDEN – 66 boulevard Niels Bohr – Bâtiment CEI – F69603 Villeurbanne 3 Société EOS 10, chemin des Tards Venus, F69560 BRIGNAIS 4 INSAVALOR EEDEMS – 66 boulevard Niels Bohr – Bâtiment CEI – F69603 Villeurbanne


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1. Caractéristiques et propriétés des pneus usagés (broyats et pneus entiers) dans le cadre des applications décrites

Les différentes caractéristiques physiques prises en considération sont celles utilisées pour la caractérisation des sols et des matériaux (masse volumique, porosité, conductivité hydraulique, compactage, compressibilité, résistance au cisaillement, conductivité thermique).

1.1. Synthèse des propriétés physiques

1.1.1. Masse volumique Figure 1-Masse volumique en fonction de la pression et de la taille des découpes de pneus (Graphique rédigé à partir de 4 références bibliographiques)

La masse volumique des copeaux de pneus vaut entre 440 et 990 kg/m3 selon la charge appliquée. Elle augmente avec la contrainte appliquée et dépend inévitablement de la proportion d’éléments métalliques contenus. 2 valeurs situées à 810 et 990 kg/m3 pour une pression de 400 kPa ne figurent pas sur ce schéma.

La masse volumique moyenne d’un sol est de l’ordre de 1600 kg/m3.

1.1.2. Porosité La porosité des broyats de pneus vaut entre 37 à 79 %. Elle augmente avec la taille des découpes de pneus et varie peu avec la charge. En comparaison, la porosité d’un sol vaut de 12 à 50 % dans les mêmes conditions.

Taille (mm) Pression verticale (kPa) Porosité (%) Références

20-76 ND 37-53 Humphrey et al. (1996) 20-46 ND 55-60 Drescher et Newcomb (1994) 50-75 0 6750-75 690 50 Edil et Bosscher (1992)

50x50 41.7-42.7 52.3-55.3 Huhmarkangas et Lindell (2000) 300 ND 79 Drescher et Newcomb (1994)

Tableau 1 : Porosité en fonction de la taille des découpes de pneus et de la pression appliquée (Tableau rédigé à partir de 5 références)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50 60

Pression verticale (kPa)

Mas

se v

olum

ique

(kg/

m3)

38 mm50 mm51 mm76 mm

Tailles des particules


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1.1.3. Conductivité hydraulique

Figure 2 - Conductivité hydraulique en fonction de la pression appliquée et de la taille des découpes de pneus (Graphique rédigé à partir de 15 références bibliographiques)

Les conductivités hydrauliques (K) mesurées en utilisant des découpes de pneus sont comprises entre 5.10-6 et 0,55 m/s. Plus les particules sont grandes, plus la conductivité hydraulique est élevée et plus la pression appliquée augmente, plus la conductivité hydraulique diminue.

Cependant, même sous de fortes charges, la conductivité hydraulique des découpes de pneus reste élevée et est équivalente à celle que l’on peut mesurer sur des graviers (Holtz and Kovacs 1991).

La conductivité hydraulique en CSD doit être supérieure à 10-4 m/s. Toutes les particules de taille supérieure à 4 mm vérifient cette condition même pour des charges élevées.

1.1.4. Compactage : résultats d’essais Proctor Les essais de compactage, dits essais de type Proctor, sont réalisés dans un moule cylindrique normalisé et consistent à appliquer à un volume d’échantillon donné une énergie de compactage standard (ASTM D698).

Figure 3 – Poids volumique sec des découpes de pneus en fonction de leur taille et de la méthode de compaction appliquée (Graphique rédigé à partir de 19 références bibliographiques).

La taille des particules et leur teneur en eau ont peu d’influence sur le poids volumique. En outre, peu d’efforts sont nécessaires pour atteindre la densité sèche maximale, puisque les essais à 50 % de Proctor donnent des résultats similaires à ceux en Proctor standard. Sans compactage, la densité est cependant inférieure aux essais avec compactage.

Les valeurs de densité sèche obtenues varie de 35 à 73 kN/m3 soit une densité supérieure à celles des graviers (20 à 25 kN/m3) (Holtz and Kovacs 1991)

1,0E-06

1,0E-05

1,0E-04

1,0E-03

1,0E-02

1,0E-01

1,0E+00

0 200 400 600 800 1000 1200

Pression appliquée (kPa)

Con

duct

ivité

hyd

raul

ique

(m/s

)

4mm6-135 mm49 mm49-74 mm59-98 mm100-200 mm

Taille des particules

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200

Tailles des découpes de pneus (mm)

Poi

ds v

olum

ique

sec

(kN

/m3)

Méthode non determinée

Proctor 50% et 60%Proctor Modifié

Proctor Standard

Sans compactage


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1.1.5. Compressibilité Figure 4 – Compressibilité des découpes de pneus en fonction de la pression appliquées et de leur taille (Graphique rédigé à partir de 11 références bibliographiques)

La compressibilité vaut entre 30 et 60 %. Les particules de pneus sont d’autant plus compressibles que les découpes de pneus sont grandes et la contrainte augmente.

Les découpes de pneus sont sept fois plus compressibles que les sols (Drescher et al., 1999).

La compressibilité est non linéaire et est expliquée par des déformations élastiques et plastiques (Edeskär 2004).

1.1.6. Résistance au cisaillement

Tableau 1 : Résultats d’essais de résistance au cisaillement (Tableau rédigé à partir de 19 références)

Résistances au cisaillement

10% de déformation

20% de déformation Maximum ND Taille des

particules (mm)

Masse volumique

(kg/m3)

Pression de confinement

(kPa) c (kPa) Ф (º) c

(kPa) Ф (º) c (kPa) Ф (º) c

(kPa) Ф (º)

Références

<1 528 4,8 30 Black et Shakoor (1994)

<2 ND 34-55 0 45 Wu et al. (1997)

2 523 35-55 0 25.8 0 36 0 45 Benda (1995) Wu et al. (1997)

4.5 ND 1462 6 82 15 0

4.75 624 150-350 70 6 82 15 Masad et al. (1996)

5-15 ND 7 27 Cecich et al. (1996)

<9 ND 34-55 0 47-60 Wu et al. (1997)

9.5 588 35-55 0 20.6 0 32.1 0 60 Benda (1995) Wu et al. (1997)

10 573 234.84.1 21.6 11 37.7 18.8 Yang et al. (2002)

12.7 ND ND 35,8 20.5 Ahmed et Lovell (1993)

13 619 36-199 22.7 11.2 35.8 20.5 Ahmed (1993)

<18 ND 34-55 0 54 Wu et al. (1997)

0

10

20

30

40

50

60

70

0 200 400 600 800 1000 1200

Pression appliquée (kPa)

Com

pres

sibi

lité

(%)

18-38 mm2 mm49-74100-400 mm

Taille des découpes


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Résistances au cisaillement

10% de déformation

20% de déformation Maximum ND


(mm)

Masse volumique

(kg/m³)

Pression de confinement

(kPa) c

(kPa) Ф (º) c (kPa) Ф (º) c

(kPa) Ф (º) c (kPa) Ф (º)

Références

19 562 35-55 0 21.4 0 34.1 0 54 Benda (1995) Wu et al. (1997)

25 632 31-199 25.4 12.6 37.3 22.7

25 642 32-307 22.1 14.6 33.2 25.3

25 675 32-199 24.6 14.3 39.2 24.7

Ahmed (1993)

25.4 ND ND 33,2-39,2

22.6 -24.6 Ahmed et Lovell

(1993)

25-50 ND 3,8 27.5 Andrews et Guay (1996)

30 630 28-193 7.6 21 Lee et al.(1999)

<38 ND 34-55 0 57 Wu et al. (1997)

38 589 35-55 0 21.1 0 35.5 0 57 Benda (1995) Wu et al. (1997)

38 ND 3,3 38 Cosgrove (1995)

<38.1 ND 19-72 8,6 25 Humphrey et al. (1993)

50 ND 7,2 27 Duffy (1995)

50 ND 0 35 0 Bernal et al. (1996)

<50.8 ND 19-72 4,3 21-26

Humphrey et al. (1993)

<50.8 ND 19-72 7,7 19 Humphrey et al. (1993)

<50.8 ND 7-70 0-3 30 Foose et al. (1996)

ND - 37-43 50-75

ND - 85

Edil et Bosscher (1994)

51 598 ND 25.9 21 Bresette (1994)

51 596 ND 31.9 21 Lee et al.(1999)

76 ND 4,3 32 Cosgrove (1995)

95 495 35-55 0 17.2 0 312 Benda (1995)

95 588 35-55 0 47 Wu et al. (1997)

Les résultats ne sont pas homogènes. Des études montrent que la résistance au cisaillement est indépendante de la taille des particules alors que d’autres observent que plus les particules sont grandes, plus le glissement est important. Selon Edeskär (2004), ces données contradictoires sont dues à la dépendance des résultats de résistance au cisaillement à la méthode d’analyse utilisée. En outre, des rotations ou des déformations individuelles de chaque particule de pneus ont lieu dans les premières étapes du cisaillement.

Les résultats obtenus sont cependant comparables aux valeurs typiques de matériaux de construction de centre de stockage de déchets puisque la résistance au cisaillement à 10% d’élongation correspond à un angle de frottement de 26 à 36º (Holtz and Kovacs 1991).


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1.1.7. Conductivité thermique Figure 5 – Conductivité thermique en fonction de la taille des particules de pneus et de la pression appliquée (Graphique rédigé à partir de 3 références)

La conduction thermique décrit la capacité d’une substance à conduire la chaleur. Cette propriété est définie comme étant la vitesse à laquelle se propage la chaleur par conduction à travers une surface unité, normale à la direction du flux de chaleur, et cela par unité de longueur et unité de différence de température.

Plus les particules de pneus sont grandes, plus la conductivité thermique augmente.

Cependant pour les copeaux de pneus, elle varie entre 0,1 et 0,35 W/m,K, ce qui est 86 % inférieur à un sol sec (conductivité thermique typique de 1,1 W/m,K) (Edeskär 2004).

1.2. Synthèse des aspects concernant la lixiviation des PUNR (entiers, broyats et granulats)

a) Tests en laboratoire :

Les résultats des différentes études (cf. tableau ci-après) indiquent que les pneumatiques ne présentent pas de menaces pour l’environnement en raison des faibles concentrations en éléments toxiques des lixiviats. Les tests en laboratoire ne sont qu’une première approche, l’utilisation sur le terrain fera intervenir d’autres phénomènes qui ne peuvent être reproduits en laboratoire.

Conditions Conclusion Etude Tests en laboratoire en milieu acide de 18h sur différents types de pneus (procédures normalisées TCLP (Toxicity Characterization Leaching Procedure) et EP Tox)

Toutes les teneurs sont en dessous des limites (TCLP Regulatory Levels et U.S. EPA Drinking Water Standards).

ZELIBOR 1991 (Etats-Unis)

Tests en laboratoire selon la procédure normalisée TCLP

Toutes les teneurs sont en-dessous des limites (TCLP Regulatory Levels). Les métaux lixiviés sont : Ba (357 ppb), Cd (114 ppb), Cr (84 ppb), Pb (216 ppb).

DOWNS 1996 (Etats-Unis)

Tests de lixiviation d’un an à des pH de 4, 7 et 8 avec des morceaux de pneus usagés

Les teneurs en métaux atteignent un maximum avant de diminuer : Cu (328 ppb), Pb (49 ppb) et Cd (3,5 ppb) en moins d’une semaine ; Zn (150 ppb), Ni (2460 ppb), Cr (82 ppb), Ag (5 ppb) et Ba (2 083 ppb) après plusieurs mois. Fe atteint son maximum de 31 ppm après 2 semaines mais ne diminue qu’après 6 mois.

EALDING. 1992 (Etats-Unis)

Tests en laboratoire de 249 jours avec 3 tailles différentes et 27 solutions à pH et force ionique différentes.

Les différences de pH et de force ionique ont peu d’effet sur la lixiviation des composés organiques. La taille des pneus déchiquetés joue un rôle plus important. Des composés pouvant poser problèmes tels que le benzène ou l’aniline ont été lixiviés.

MILLEF 1993 (Etats-Unis)

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 5 10 15 20 25Pression exercées (kPa)

Con

duct

ivité

ther

miq

ue (W

/m,K

)

25 mm38 mm51 mm76 mm



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Conditions Conclusion Etude Etats de l’art sur la lixiviation des pneus usagés

Pas de risque pour l’environnement en général.

Toxique pour certaines espèces

BLIC 2004, MWH NEW ZEALAND 2004, EDESKÄR 2004

Tableau 3 : Résumé des différentes études en laboratoire

b) Tests sur le terrain

Les résultats des études menées sur le terrain montrent une augmentation des teneurs en certains éléments et substances (Fe, Mn, Al, Zn, Composés organiques).

Conditions Conclusion Etude

Analyse d’échantillons de sols d’une vieille décharge de pneus sur 10 ans.

Teneurs élevées en Cd, Pb et Zn à la base de la décharge.

HORNER. 1996 (Royaume-Uni)

Granulats placés au-dessus du niveau de la nappe. Lixiviat collecté et analysé pendant 2,5 ans.

Teneurs du lixiviat<PDWS*

Teneurs du lixiviat<SDWS* sauf Fe et Mn. Organiques pas détectés.

HUMPHREY 1997

(Etats-Unis)

Granulats placés au-dessus du niveau de la nappe. Lixiviat collecté et analysé pendant 5 ans

Augmentation des teneurs en Fe et Mn. Teneurs négligeables en composés organiques

HUMPHREY 2000

(Etats-Unis)

Déchiquetas placés dans la nappe phréatique.

Teneurs<PDWS*

Teneurs<SDWS* sauf Fe, Mn et quelques composés organiques

HUMPHREY 2001

(Etats-Unis)

10 000 pneus utilisés dans la construction d’un remblai armé, collecte des lixiviats pendant 2 ans.

Aucun effet indésirable sur la qualité de l’eau. Cd, Cr et Pb pas détectés, Zn et Fe détectés en dessous des limites ODWO*

O’SHAUGHNESSY 2000 (Canada)

Déchiquetas utilisés en couche de base d’une route avec collecte des lixiviats

Teneurs<PDWS*

Teneurs<SDWS* sauf Al, Fe, Mn. Composés organiques pas détectés

RIAZ 2001 (Canada)

*PDWS, primary drinking water standard : normes primaires d'eau potable (santé) des Etats-Unis *SDWS, secondary drinking water standards : normes secondaires d'eau potable (esthétiques) des Etats-Unis *ODWO, Ontario drinking water objectives : normes d'eau potable en Ontario.

Tableau 4 : Résumé des différentes études sur le terrain

Les données issues des tests réalisés en laboratoire et sur le terrain montrent que suivant les normes américaines la lixiviation des pneumatiques ne présentent pas de risque notable pour l’environnement. Cependant, dans la mesure où chaque voie de valorisation des découpes de pneus ou des pneus entiers correspond à des conditions particulières d’utilisation, il conviendrait de compléter ces résultats pour définir des recommandations en fonction de différents usages.


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1.3. Impacts potentiels sur la santé et l’environnement

1.3.1.1. Par exposition directe Les découpes de pneus ne sont pas génératrices de composés toxiques ou pathogènes et sont sans odeur. Ils ne présentent donc pas d’effet sur la santé lorsque l’on y est exposé à court terme mais comme ils contiennent des composés aromatiques et naphténiques, les employés en contact prolongé avec les pneumatiques doivent suivre des règles d’hygiène (mains, vêtements) (GeosyntecConsultants 1998a).

Des composés métalliques peuvent aussi être apparents après déchiquetage. Des habits de protection (lunettes, gants, chaussures) doivent donc être fournis aux ouvriers et il est préférable que les véhicules soient chenillés (GeosyntecConsultants 1998b).

En outre, une décharge de pneus est le lieu de vie idéal pour les moustiques, les rats et autres animaux porteurs de maladies ce qui nécessite un comportement de protection de la part des employés travaillant sur le site (GeosyntecConsultants 1998b).

1.3.1.2. Par combustion La décomposition thermique des pneus provoque des dégagements de composés qui peuvent être cancérigènes (benzène, toluène), du CO, du CO2 et des hydrocarbures (GeosyntecConsultants 1998a). En cas de feu, ces émissions doivent donc être contrôlées du mieux possible. Par ailleurs, des hydrocarbures, sous-produits de la décomposition thermique du pneu peuvent, après un feu, se répandre dans l’environnement (Cecich et al. 1996).


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2. Opportunités de valorisation des PUNR (broyats et pneus entiers) dans les centres de stockage de déchets

2.1. Description des centres de stockage de déchets

2.1.1. Les déchets : classification D’après le décret 2002-540 du 18 avril 2002 relatif à la classification des déchets, ces derniers sont classés en trois groupes en fonction de la nature du danger qu'ils font courir à l'environnement :

Les déchets dangereux : contiennent des éléments polluants en concentration plus ou moins forte ;

Les déchets ménagers et assimilés : dont les déchets banals des entreprises assimilables aux ordures ménagères ;

Les déchets inertes : ne sont susceptibles d'aucune évolution physique, chimique ou biologique.

2.1.2. Législations concernant le stockage de déchets

2.1.2.1. Française et européenne Trois classes de Centre d’Enfouissement Technique (CET) ou Centre de Stockage des Déchets (CSD) régissent le stockage de ces trois types de déchets.

Type Nature et origine des déchets Régime

Classe 1 Déchets Minéraux Stabilisés (résidus de dépollution et du traitement industriel) déchets dangereux

ICPE*, AM* du 18/12/92

Classe 2 Déchets Ménagers et Assimilés (refus de tri ou valorisation, mâchefers non valorisables)

ICPE, AM du 09/09/1997

Classe 3 Déchets "Inertes" Code des Communes (responsabilité des Maires)

*ICPE : Installations Classées pour la Protection de l’Environnement ; AM : Arrêté Ministériel

La législation sur la mise en décharge s'articule autour de :

la loi de juillet 1992 limitant l'enfouissement aux seuls déchets ultimes à partir du 1er juillet 2002. Cette loi est précisée par la circulaire d'avril 1998 ;

l'arrêté du 9 septembre 1997 relatif aux nouvelles installations de stockage de déchets ménagers et assimilés et à la mise en conformité ;

la directive européenne du 26 avril 1999 relative à la mise en décharge.

Pour les classes 1 et 2, les règles établies pour la création ou l’extension de centres de stockages de déchets, outre les critères d’insertion dans le milieu naturel, impliquent que les centres de stockage doivent être exploités en alvéoles (classe 1), regroupées en casiers indépendants (classe 2).

Une double barrière passive (géologique) et active (synthétique) doit être mise en place sur le fond et les flancs du centre de stockage. Dans l’annexe I de la Directive de 1999 sur la protection du sol et des eaux, elle distingue les constitutions en fond et pente selon la classe de la décharge :« La base et les côtés de la décharge doivent être constitués d’une couche minérale répondant aux exigences de perméabilité et d’épaisseur dont l’effet combiné, en terme de protection du sol, des eaux souterraines et des eaux de surfaces, est au moins équivalent à celui résultant des exigences suivantes :

décharge pour déchets dangereux : K=10-9 m/s, épaisseur : 5m


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décharge pour déchets non dangereux : K=10-9 m/s sur 5 m d’épaisseur surmontés de 1 m avec K=10-9 m/s

décharge pour déchets inertes : K=10-7 m/s, épaisseur : 1m Classe Couverture de

confinement Collecte des

lixiviats Collecte et valorisation

des biogaz Collecte eaux superficielles

1 Oui + couvertures intermédiaires en

cours d’exploitation

Oui Non Oui

2 Oui Oui Oui Oui

3 Oui Non Non Oui

La durée légale de suivi des centres de stockage de déchets après fermeture des sites est de 30 ans.

2.1.2.2. Comparaison avec la législation américaine La section « Protection of environment » du « Code of Federal Regulations US » (Juillet 2003), comme la législation européenne définit les caractéristiques d’un centre de stockage de déchet. Il impose ainsi lui aussi une charge maximale de 30 cm de lixiviat en fond de casier (« a leachate collection system that is designed and constructed to maintain less than a 30-cm depth of leachate over the liner ») mais contrairement à la législation française, la barrière passive doit être composée d’une géomembrane et de 60 cm de sol compacté à 10-7 cm/s (« composite liner means a system consisting of two components; the upper component must consist of a minimum 30-mil flexible membrane liner (FML), and the lower component must consist of at least a two-foot layer of compacted soil with a hydraulic conductivity of no more than 1x10-7 cm/sec »). Ensuite l’Etat où est construit le centre de stockage propose un design qui devra être approuvé par l’EPA (Environmental protection Agency) (“The State determines the design meets the performance standard in Sec. 258.40(a)(1) The State petitions EPA to review its determination; and EPA approves the State determination or does not disapprove the determination within 30 days”).

2.1.3. Objectifs et fonctionnement d’un centre de stockage de déchets Dans la mesure où la législation n’oblige pas la mise en place de systèmes de drainage ou d’étanchéité sur les centres de stockage de classe 3, nous ne prendrons en considération que les CSD de classe 1 et 2.

2.1.3.1. Centre de stockage de classe 1

Les centres de stockage de classe 1 sont réservés à des déchets ultimes issus des filières de valorisation et de dépollution [REFIOM, REFIDI, boues d’hydroxydes métalliques, résidus de décantation-filtration issus de la dépollution d’eaux résiduaires (non organiques), déchets de valorisation des métaux (plomb de batteries, aluminium, …), sables de fonderies non valorisables, pigments minéraux non valorisables des déchets de peinture]. Pour certains déchets, la stabilisation est nécessaire avant stockage afin de réduire la fraction soluble des déchets (réduction du lessivage) et améliorer leur intégrité mécanique (amélioration de la stabilité géotechnique).

En plus des enveloppes sécuritaires représentées par les barrières de sécurité actives et passives, l’aménagement du site doit prendre en compte le fait qu’il faut éviter tout contact entre les eaux et les déchets pour minimiser la formation de lixiviats. Le site doit être équipé de fossés périphériques et de tranchées drainantes.

Pour faciliter le drainage des eaux en fond de décharge, les protections suivantes sont généralement mises en place :

une géomembrane de type PeHD (en général 2mm d’épaisseur), un géotextile de protection anti-poinçonnement du PeHD, une couche drainante de 50 cm d’épaisseur de matériaux lavés roulés siliceux de coefficient de

perméabilité (conductivité hydraulique) supérieur à 1.10-4 m/s. Cette couche drainante peut-être remplacée par un composite de drainage synthétique (grille, alvéole, …).

La structure de la couverture de confinement est représentée de bas en haut par :

un mètre de matériaux argileux (K<1.10-9 m/s),


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une géomembrane, un intervalle drainant, de la terre végétale.

2.1.3.2. Centre de stockage de classe 2

Un centre de stockage de déchets de classe 2 peut être assimilé à un réacteur bio-physico-chimique où des réactions complexes de biodégradation ont lieu du fait de la présence de matières fermentescibles. Il est donc nécessaire de gérer les entrants (précipitations H20) et les effluents générés par biodégradation (lixiviats, biogaz). La structure standard d’un centre de stockage de déchets de classe 2 est illustrée à la Figure 1 (le détail des différents éléments tels géomembrane et géotextiles sera abordé ultérieurement).

Figure 6 – Coupe schématique et détaillée d’un centre de stockage de déchets

De l’ouverture à la fermeture d’un centre de stockage de déchets et après collecte et contrôle, les effluents liquides sont généralement dirigés vers une usine d’incinération ou vers une station de traitement, les effluents gazeux (biogaz) sont brûlés à l’air libre via une torchère ou valorisés par voie énergétique.


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2.2. Opportunité de valorisation

En centres de stockages de déchets (classe 2), les opportunités de substitution de matériaux actuellement utilisés (naturels ou synthétiques) par des PUNR entiers ou broyés sont multiples : en drainage des eaux superficielles en couverture, en protection d’éléments d’étanchéité, en drainage biogaz et lixiviats.

Les zones où les PUNR pourraient venir en substitution sont figurées dans le schéma ci-après.

Figure 7 : Schéma des zones d’un centre de stockage susceptibles d’utiliser des pneumatiques usagés,

broyés ou entiers.

2.2.1. Description des structures utilisées et fonctionnement

Figure 8 : Dispositif classique d’étanchéité drainage en fond de casier

Le dispositif d’étanchéité-drainage des lixiviats utilisé en fond de casier de décharge correspond à une structure multicouche (cf. figure 8) intégrée à la barrière active constituée d’une géomembrane ou de tout dispositif équivalent et d’une couche drainante de 50 cm d’épaisseur, de coefficient de perméabilité de 10-4 m/s minimum, dans laquelle est disposée un réseau de drains de manière à ne pas imposer, en fond de

Couche drainante (50 cm granulats siliceux roulés 20/40)Géotextile anti-poinçonnement ou géogrille

Géotextile anti-colmatage

Couche de 1 mètre matériaux à K = 10-9 m/s

Déchets

GéomembraneGéosynthétique bentonitique




Déchets





Déchets



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casier, une charge hydraulique supérieure à 30 cm [articles 14 et 18 de l’arrêté ministériel du 1er mars 1993 rendu applicable par la transcription dans l’arrêté ministériel du 9 septembre 1997 (MAE 2002) et articles de la directive 1999/31/CE du Conseil du 26 avril 1999 concernant la mise en décharges des déchets (Conseil Européen 1999) Annexe I § 3.3].

2.2.2. Notion de lixiviats Pour les stockages de classe 1, les techniques d’exploitation font que les lixiviats éventuels sont peu chargés et généralement réintroduits dans le processus de stabilisation. Pour les stockages de classe 3, la collecte et le traitement des éventuels lixiviats produits ne s’imposent pas.

La question de la collecte et du traitement des lixiviats se pose donc essentiellement pour les stockages de déchets non dangereux (classe 2).

Dans une décharge, la percolation des eaux météoriques au travers des déchets entraîne un phénomène de lixiviation : les eaux se chargent mécaniquement et surtout chimiquement en substances minérales et organiques (cf tableaux 5 et 6). La composition de ces lixiviats ou jus de décharge-évolue au cours du temps (cf. figure 9).

AGV : Acides gras volatils ; DCO : Demande Chimique en Oxygène Figure 9 : Evolution en fonction du temps des effluents liquides d’un CSD de classe II (Billard 2001c)


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Tableau 5 : teneurs en polluants observées (éléments majeurs et principaux "métaux lourds") dans les lixiviats de décharge de déchets non dangereux [INVS, 2004].

Tableau 6 : teneurs en composés organiques anthropogéniques dans les lixiviats en µg/l [INVS, 2004].

Familles de composés

Concentrations en µ/l

N*

ADEME

1995 N

Kjeldsen et al, 2002

Cétones 1,1 - 6600 4

pH 6,0 à 8,4 37 4,5 à 9 Esters phosphatés 1 - 360 5

Conductivité µS/cm 984 – 25800 18 2500 –

35000 Phtalates (Esters) 0,1 – 14 000 6

Composés furaniques 9 – 430 4 DCO

mg O2/l 375 – 36315 36 140 – 152000

Ethers MTBE 0,8 – 35 1

DBO5 mg O2/l 110 – 16996 35 20 – 57000

Terpènes 0,3 - 255 6

COT mg/l 121 – 2340 7 30 – 29000

Azote Kjeldhal mg/l 19 – 2695 29 14 – 2500

Sulfonates (composés oxygénés)

<2,5 - 1188 1

MES totales mg/l 39 – 9048 23 2000 –

60000 Phénols 0,03 – 2 100 9

Alkylphénols 0,5 - 7 1Phosphore total

mg/l 0,95 – 21,2 12 0,1 – 23

Hydrocarbures Aromatiques 0,2 – 12 300 15

N-NH4+ mg/l 11 – 3186 29 50 – 2200

Cl- mg/l 29,5 – 3084 34 150 – 4500

Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques

0,1 – 260 9

SO42- mg/l <5 – 154 19 8 – 7750

HCO3- mg/l 610 – 7320

Hydrocarbures Chlorés 0,01 – 6 582 12

Na+ mg/l 72 – 2540 5 70 – 7700

K+ mg/l 148 – 1640 5 50 – 3700

Hydrocarbures Aromatiques Chlorés

0,0025 - 110 6

Ca2+ mg/l 23 – 134 6 10 – 7200 Pesticides 0,025 - 150 2

Mg2+ mg/l 29 – 560 3 30 – 15000 *N : nombre de publications

Fer mg/l 1,39 – 165 31 3 – 5500

Manganèse mg/l <0,05 –

3895 13 0,03 – 1400

Arsenic mg/l 0,005 – 0,82 11 0,01 – 1


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Cadmium mg/l <0,0002 – 0,072

31 0,0001 – 0,4

Chrome mg/l <0,001 – 0,99

31 0,02 – 1,5

Cobalt mg/l 0,005 – 10

Cuivre mg/l <0,01 – 0,64 31 0,005 – 10

Nickel mg/l <0,05 – 1,78 11 0,015 – 13

Plomb mg/l <0,001 – 0,7 31 0,001 – 5

Zinc mg/l 0,032 – 40,1 32 0,03 – 1000

Mercure µg/l 0,15 – 2,9 9 0,05 –160- ADEME, 1995 : données provenant de 11 décharges françaises de classe 2 sur la période 1982-1994. - Kjeldsen et al, 2002 : fourchettes de valeurs tirées d’une compilation de données issues de la littérature (n=14 publications relatives à des décharges d’Allemagne, de Grande-Bretagne, d’Europe du Nord et d’Italie sur la période 1980-1997).

2.2.3. Problèmes rencontrés avec les matériaux actuellement utilisés : contraintes (colmatage, tassements, …)

Les principales contraintes des structures de fonds de centre de stockage de déchets sont :

Une pression pouvant dépasser 2000 kPa. Les matériaux utilisés doivent donc non seulement supporter cette charge mais continuer à être efficaces sous cette contrainte,

Une augmentation de température jusqu’à 60ºC qui peut affecter les propriétés physico-chimiques des matériaux utilisés,

Le contact avec les lixiviats qui peut transformer les propriétés physico-chimiques des matériaux utilisés,

Le colmatage dû aux matériaux fins, à la formation d’un biofilm et/ou des précipités biochimiques.

2.2.4. Retours d’expérience sur l’utilisation de broyats de PUNR Quelques études ont été effectuées pour comprendre le comportement des pneus comme système de drainage de lixiviats. La grande majorité a été menée en laboratoire. Cependant, Phaneuf et Glander (2003) ont publié le suivi de la construction d’une couche de drainage de chips de pneus, telle qu’illustrée dans la Figure 10.


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Figure 10 : Structure d’une couche de drainage utilisant des chips de pneus dans un centre de stockage de déchets (Phaneuf and Glandes, 2003)

Reddy et Saichek (1998b) et Warith et Rao (2004) ont montré que le système de drainage restait efficace malgré la compressibilité des copeaux de pneus sous une charge allant jusqu’à 1 006 kPa. Une fois le site fermé, Reddy et Saichek (1998b) ont montré que le bilan hydrique était identique pour la couche drainante contenant des copeaux de pneus et pour celle témoin contenant des graviers. Et en service, la charge hydraulique au-dessus de la géomembrane était de 2,54 mm pour les découpes de pneus et de 28 mm pour le témoin. Le pouvoir drainant des copeaux de pneus était donc supérieur.

Rowe et McIssaac (2005) ont utilisé des découpes de pneus d’une conductivité hydraulique initiale de 0,007 et 0,024 m/s et des graviers d’une conductivité initiale de 0,78 m/s dans des tests de lixiviation en colonne. Après 750 jours d’écoulement, la conductivité est de 10-7 à 10-8 m/s pour les découpes de pneus et 10-6 à 10-7 m/s pour le gravier. Du colmatage est présent dans les deux systèmes de drainage. Ce colmatage est composé majoritairement formé de carbonate de calcium à raison de 29 % et 34 % pour les découpes de pneus et les graviers respectivement. Aucune différence significative de concentrations des effluents n’est notée entre les systèmes de drainage comportant du gravier et ceux comportant des découpes de pneus.

Andrew (1996) a utilisé des pneumatiques usagés comme couche drainante d’une partie d’une décharge d’ordures ménagères. Le contrôle de la décharge pendant 2 ans a montré un fonctionnement normal. Les analyses des lixiviats ont porté sur les composés organiques volatils (selon la norme U.S. EPA Method 8240) et semi-volatils (selon la norme U.S. EPA Method 625) ainsi que les métaux. Des concentrations élevées en Fe et en Al ont été relevées. Cependant, la comparaison des teneurs entre la partie contenant des pneus et celle contenant du sable montre que les pneus n’ont pas d’influence sur la composition des lixiviats.

2.2.5. Validité d’une extrapolation ou d’une transposition des résultats relevés dans la littérature et lacunes relevées dans les études menées

Aucune des études relevées sur l’utilisation des découpes de pneus comme système de drainage n’avait pour objet une exploration large de différents types de découpes de pneus dans leur utilisation en système de drainage. De plus, une fois mise en place comme couches drainantes, peu d’études ont eu pour objet le suivi du comportement des découpes de pneus à long terme.

Des études complémentaires doivent être effectuées sur l’utilisation de découpes de pneus. En effet, peu d’information n’est disponible sur les comportements in-situ et à long terme.


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2.2.6. Comparatifs financiers pour l’utilisation de broyats de PUNR en substitution des matériaux actuellement utilisés

Fonction

Matériaux habituellement utilisés Alternative PUNR*

Drainage lixiviats en fond de casier

Matériaux granulaires : 12 à 18 €/m3

Broyats de pneus : de 0 à - 10 €/m3

selon les conditions de collecte et de tri et de découpes des PUNR (sources : données plateformes de broyage)

Protection de géomembrane

Géotextile : 0,3 et 1,5 €/m2 Fibres : gratuit si non-manufacturées Découpes de pneus de 0 à 2,5 €/m2 selon la granulométrie et la découpe* (sources : données plateformes de broyage)

Les coûts indiqués ne sont donnés qu’à titre indicatif et peuvent être sujets à variations. * Considérant le décret n° 2002-1563 du 24 décembre 2002 relatif à l'élimination des pneumatiques usagés et les obligations attenantes aux distributeurs de pneumatiques (collecte et valorisation des pneus usagés (PU)).

2.3. Drainage des eaux périphériques après confinement du CSD

2.3.1. Description des structures utilisées Une couverture de centre de stockage de déchet est un système multi-couche comme décrit dans la figure 11.

Le système de drainage des eaux périphériques permet d’évacuer latéralement l’eau météorique, de réduire la charge hydraulique agissant sur la couche inférieure, de réduire les teneurs en eaux des couches supérieures et d’améliorer ainsi la stabilité des pentes. En outre, du fait de la biodégradation des déchets, des tassements ont lieu. Ceci a pour conséquence de créer des tensions que les matériaux de couvertures doivent compenser. De plus, les géosynthétiques sont soumis à des contraintes chimiques et biologiques.

Figure 11.- Couverture et système classique de collecte de biogaz

Terre végétale

Couche drainante

Géotextile anti-poinçonnementGéomembrane

Couche argileuse

Couche de forme drainante

Déchets

Terre végétale

Couche drainante


Couche argileuse

Couche de forme drainante pour biogaz

Déchets

Terre végétale

Couche drainante


Couche argileuse

Couche de forme drainante

Déchets

Terre végétale

Couche drainante


Couche argileuse

Couche de forme drainante pour biogaz

Déchets


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2.3.2. Législation Se rapporte à la législation en vigueur relative au CSD de classe 2 (cf. paragraphes précédents).

2.3.3. Retours d’expériences sur l’utilisation de PUNR L’utilisation des découpes de pneus en système de drainage de couverture n’a pas, à notre connaissance, fait l’objet d’étude. Seul le ministère de la qualité environnementale de l’Arkansas, dans son guide de bonnes pratiques pour l’utilisation des découpes de pneus comme matériau de drainage, prévoit cette possibilité en préconisant de ne pas placer les découpes de pneus sur les pentes. En effet, des rotations ou des déformations individuelles de chaque particule de pneus ont lieu dans les premières étapes du cisaillement (Edeskär 2004) et peuvent avoir des conséquences sur la stabilité des pentes.

2.3.4. Comportement des PUNR à la lixiviation à l’eau Concernant le comportement à la lixiviation à l’eau, de nombreuses analyses ont été réalisées sur des découpes de PUNR ou sur des PUNR entiers.

Les résultats de tests en laboratoire relevés à partir de 7 publications font apparaître :

Une influence du pH et de la granulométrie (lixiviation de certains éléments accrue avec les éléments de petite taille) ;

Une décroissance de la solubilisation des composés avec le temps ;

Une migration de certaines substances qu’après une certaine durée ;

Que toutes les teneurs mesurées par Tests TCLP (Toxicity Characterization Leaching Procedure) sont en dessous des limites (TCLP Regulatory Levels et U.S. EPA Drinking WaterStandards) ;

L’absence d’éco-toxicité.

Les résultats de tests sur le terrain relevés à partir de 6 publications font apparaître :

Des teneurs élevés en Fe et Mn ;

Comportements variables de certains éléments tels le Cd, le Zn.

2.3.5. Drainage des eaux périphériques par des PUNR Le calcul pour optimiser le drainage des eaux périphérique doit prendre en compte les précipitations, le taux d’infiltration dans les déchets désiré, l’espacement des drains pour permettre une évacuation suffisante. En outre un facteur de sécurité devra être appliqué.

2.3.6. Comparatifs financiers

Fonction

Matériaux habituellement utilisés Alternative PUNR*

Protection Géotextile : 0,3 et 1,5 €/m2 Fibres : gratuit si non-manufacturées Découpes de pneus de 0 à 2,5 €/m2 selon la granulométrie et la découpe (sources : données plateformes de broyage)

En couverture de confinement : drainage des eaux de ruissellement

Matériaux granulaires : 12 à 18 €/m3

Chips de pneus : 0 à 5 €/m3 (sources : données plateformes de broyage)

Les coûts indiqués ne sont donnés qu’à titre indicatif et peuvent être sujets à variations. * Considérant le décret n° 2002-1563 du 24 décembre 2002 relatif à l'élimination des pneumatiques usagés et les obligations attenantes aux distributeurs de pneumatiques (collecte et valorisation des PU).


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2.4. Système de collecte des biogaz

2.4.1. Description des structures utilisées Les flux de biogaz doivent être collectés et transportés par un réseau de conduits capable de résister aux contraintes mécaniques, aux tassements différentiels et à l’agression chimique des biogaz. Le réseau de conduite suit un maillage dans la cellule de manière à optimiser la collecte des biogaz. Des problèmes de colmatage de réseaux de drain par cristallisation de composés (principalement soufrés) ou par condensation d’eau ont été relevés sur différents sites. Le traitement des biogaz par combustion est effectué ensuite par l’intermédiaire d’une torchère.

Figure 12 - Schéma d’un système de collecte de biogaz

2.4.2. Législation Articles de l’arrêté ministériel du 1er mars 1993 rendu applicable par la transcription dans l’arrêté

ministériel du 9 septembre 1997 (MAE 2002). : Article 44 (analyses de la composition du biogaz capté).

Articles de la directive 1999/31/CE du Conseil du 26 avril 1999 concernant la mise en décharge des déchets (Conseil Européen 1999) : Annexe I - §4 (maîtrise des gaz) et 5 (nuisances et dangers)

PRINCIPE RESEAU DE DEGAZAGEPRINCIPE RESEAU DE DEGAZAGE


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2.4.3. Retour d’expériences sur l’utilisation de PUNR Très peu d’informations sont disponibles. A notre connaissance, aucune investigation n’a été encore effectuée pour l’utilisation des découpes de pneus dans ce but.

2.4.4. Comparatifs financiers

Fonction drainage Matériaux habituellement utilisés Alternative PUNR

Sous couverture de confinement: drainage des biogaz

Géocomposites de drainage 2,7 à 4 €/m2

Découpes de pneus de 5 à 15 € /m2

(sources : données plateformes de broyage)

Les coûts indiqués ne sont donnés qu’à titre indicatif et peuvent être sujets à variations. * Considérant le décret n° 2002-1563 du 24 décembre 2002 relatif à l'élimination des pneumatiques usagés et les obligations attenantes aux distributeurs de pneumatiques (collecte et valorisation des PU).

2.5. Conclusions

2.5.1. Force et faiblesse des approches Pour ce qui concerne les différentes approches relevées dans la littérature à propos du drainage des lixiviats, elles ne traitent que d’un groupe de découpes de pneus : ceux de dimension intermédiaire (entre 30 et 70 mm). Toutes les fractions "fines" ou "grandes" sont peu étudiées.

Les études se révèlent souvent soit trop généralistes (caractérisation des matériaux), soit trop spécifiques (un type de matériau dans un contexte donné) : données de laboratoires parfois conséquentes mais manque d’application et de retour d’expérience in situ.

D’un point de vue global et malgré certains résultats parfois contradictoires, la lixiviation de découpes de pneumatiques ou de pneus entiers à l’eau ne semble pas avoir d’impact pour l’environnement. Les différentes études préconisent cependant d’être vigilant sur l’utilisation des pneumatiques dans l’environnement, notamment en cas de contact avec la nappe phréatique. Chaque utilisation sur le terrain fait intervenir des conditions particulières qu’il faut prendre en compte.

L’état de l’art apporte des connaissances intéressantes mais ne permet pas un choix éclairé pour l’utilisation de tel ou tel type de découpes dans chacune des filières de valorisation.


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3. Opportunités de valorisation de PUNR (pneus entiers et broyats) en bassins de rétention

3.1. Description des structures utilisées et fonctionnement

3.1.1. Les types de bassins de rétention Plusieurs types de structures regroupées sous le terme de "bassins de rétention" ont pour vocation le stockage généralement temporaire d’eaux le plus souvent d’origine météorique ou superficielle.

On distinguera :

les bassins de rétention à ciel ouvert représentés par : - les bassins de rétention sans étanchéité élaborés pour contenir des eaux pluviales non polluées

dans le but de retarder et étaler leur écoulement vers les rivières afin d’éviter si possible les crues subites (écrêteurs de crues),

- les bassins de rétention avec système d’étanchéité élaborés pour contenir des eaux polluées avant leur traitement (déshuileurs) ou isoler des déversements accidentels tels des hydrocarbures ou autres matières dangereuses (cas des systèmes en bordure d’autoroutes),

- les bassins d’infiltration mis en place dans des terrains très perméables pour permettre une infiltration (même lente) d’eaux non polluées vers les nappes phréatiques.

les bassins de rétention enterrés qui peuvent être de différentes conceptions : - bassin en béton armé, - bassin en buses béton préfabriquées, - en buses métalliques ou polymères, - en blocs plastiques empilés (Nidaplast – Raintank), - par systèmes plastiques en forme de voûte (Eurofiltrator).

3.1.2. Réglementation française et législation européenne Il n’existe pas réellement de réglementation relative aux bassins de rétention. Une action réglementaire peut-être entreprise sous forme de « plan de zonage pluvial ». Les constructeurs et aménageurs doivent respecter un coefficient concernant la limite d’imperméabilisation. Dans le cas contraire, ils doivent réduire les débits de ruissellement par des systèmes de stockage provisoire tels les bassins de rétention (article L.2224-10 du code général des collectivités territoriales).

3.2. Origines et destinations des eaux stockées

3.2.1. Les eaux pluviales Eaux collectées sur les voiries (légère pollution par Hydrocarbures). Ces eaux nécessitent un traitement avant rejet dans le milieu naturel (déshuileur). Le bassin permet de réduire le débit d’eau à traiter. Son dimensionnement est fonction des volumes prévus dans le bassin versant et de l’équipement de traitement en place

Eaux collectées sur les toitures. Ces eaux sont en principe non polluées. Elles nécessitent un stockage pour réduire le débit de déversement dans le milieu naturel. Elles peuvent également servir à l’arrosage, à l’irrigation ou à des besoins industriels ou de lutte contre l’incendie.

Afin d’appréhender la problématique rejets dans le milieu naturel, les eaux stockées sont soumises à des analyses physico-chimiques et écotoxicologiques de manière à contrôler leur qualité vis à vis des normes en vigueur (seuil de potabilité, rejets ICPE, eaux de baignade, outil SE-EAUX). A partir de 1992, l’outil SEQ a été élaboré (Agences de l’Eau et Ministère de l’Aménagement du Territoire et de l’Environnement) pour tenter d’évaluer le plus simplement possible, mais de manière rigoureuse, le concept complexe de qualité d’une eau :

d’abord la qualité de l’eau est définie par rapport à un certain nombre d’usages sélectionnés dans l’outil SEQ ;


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puis dans un but de simplification et de meilleure compréhension, les nombreux paramètres qui servent à appréhender la qualité d’une eau ont fait l’objet de regroupements appelés altérations ;

enfin, afin de rendre plus explicite cette appréciation de la qualité de l’eau, il a été conçu un indice de qualité qui varie entre la valeur 100 (eau de la meilleure qualité) à la valeur 0 (la moins bonne).

3.2.2. Les liquides toxiques En cas de déversement accidentel de substances toxiques, celles-ci seront stockées provisoirement en bassins de rétention avant pompage et traitement (autoroutes, usines)

3.3. Problèmes rencontrés avec les matériaux actuellement utilisés : contraintes (tassements, impacts environnementaux…)

Pour réaliser des bassins enterrés, le problème majeur réside :

dans la capacité de rétention du système utilisé :

- elle est importante (près de 100%) pour les bassins en béton armé ou les citernes,

- elle est variable mais assez importante pour les éléments en plastiques,

- elle est faible pour les systèmes granulaires (galets, …).

le coût est souvent proportionnel aux capacités,

la place disponible est un élément déterminant pour le choix du système (les bassins à ciel ouvert sont consommateurs d’espaces),

l’esthétique peut-être un critère de choix (dissimilation du bassin),

la réutilisation du sol au-dessus du bassin peut-être un facteur économique déterminant.

3.4. Retours d’expérience sur l’utilisation de PUNR (broyats et pneus entiers)

Brevet Suisse (1994) : stockage d’eaux de pluie polluées ou d’eaux usées provenant de lotissements ou groupe d’immeubles en bassin de rétention enterré, étanché par une géomembrane et rempli de pneumatiques usagés pour créer un réservoir souterrain. Evacuation des eaux par pompage vers des lagunes d’épuration (permet de réguler le flux des effluents à traiter).

Brevet Américain (1995) : bassins réservoirs étanchés par géomembrane, moins profonds mais plus étendus que dans le cas du brevet suisse. Collecte les eaux de drainage de terrains de superficie importante (ex. terrains de golfs) utilisées pour l’arrosage de surfaces engazonnées.

Brevet Japonais (2001) : bassin de stockage enterré (non étanché), collectant les eaux de pluie avant leur infiltration dans le sous-sol, rempli soit de sacs big-bag contenant des pneumatiques broyés, soit de pneus entiers placés dans une fouille.

L’utilisation des PUNR entrant dans la réalisation de bassins souterrains de rétention d’eaux pluviales a plus d’une dizaine d’années mais elle apparaît très peu mise en œuvre.

L’analyse d’évaluation environnementale de la réutilisation d’eaux stockées en contact plus ou moins prolongé avec des PUNR n’a semble-t-il jamais été réalisée.

Lors des vidanges des bassins et afin d’utiliser au maximum les volumes stockés, il est préférable de percer latéralement chaque pneumatique lors de la mise en place (si ils sont disposés à plat).


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3.5. Comparatif financier pour l’utilisation de PUNR (pneus entiers et broyats) en substitution des matériaux actuellement utilisés

Pour réaliser ce comparatif, une échelle de 100 m3 de volume utile stocké a été utilisée

Type de bassin Coûts HT

Système PNEUDRAIN (PUNR) de 25 à 40 000 €

Bassins en béton armé de 60 à 70 000 €

Buses béton de 50 à 60 000 €

Citernes métal ou autres de 40 à 60 000 €

Blocs préfabriqués en plastique de 40 à 60 000 €

Tableau 7 : Comparatif financier relatif à l’utilisation de PUNR en substitution d’autres matériaux dans des bassins de rétention pour un volume utile d’eaux stockées de 100 m3

Considérant le décret n° 2002-1563 du 24 décembre 2002 relatif à l'élimination des pneumatiques usagés et les obligations attenantes aux distributeurs de pneumatiques (collecte et valorisation des PU).

3.6. Conclusions

3.6.1. Force et faiblesse des approches Aucune étude complète n’existe. Les réalisations de bassins enterrés comportant des PUNR sont des constructions sans retour d’expérience notamment sur la toxicité des eaux ou les éléments géométriques (volumes stockés, …),

Pour assurer la pérennité de cette application utilisant des PUNR, il conviendrait de proposer des cahiers des charges relatifs à la construction et à la mise en œuvre (garanties : de capacité, des tarifs indiqués, de non toxicité).

En raison des faiblesses ci-avant, les collectivités territoriales et les institutionnels ne sont pas unanimes sur l’utilisation de PUNR en bassins de rétention.


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4. Tableau de synthèse des fonctionnalités et applications potentielles des PUNR dans ces installations (CSD et bassins de rétention) : caractéristiques, avantages et inconvénients

Fonction Caractéristiques des PUNR à utiliser Avantages des PUNR Inconvénients des PUNR

Drainage en fond de casier

en CSD

- Découpes les plus grosses possibles pour une conductivité hydraulique la plus élevée possible.

- Selon les études, pour toutes découpes de pneus supérieures à 4 mm, la réglementation de K = 10-4 m/s semble respectée.

- Conductivité hydraulique élevée même avec une forte charge appliquée,

- Densité faible,

- Economiquement favorable.

- Gestion et stockage réglementés des matériaux,

- Le contact des barbules (excroissances métalliques filiformes) avec la géomembrane doit être étudié et contrôlé.

Drainage des eaux

périphériques en CSD

Matériaux permettant un drainage des eaux sous faible charge. L’état de l’art ne permet pas d’exclure un groupe de découpes même si les grandes tailles sont préférables.

- Conductivité hydraulique élevée même avec une forte charge appliquée,

- Densité faible,


Gestion et stockage réglementés des matériaux.

Drainage des biogaz en CSD

Matériaux permettant le drainage des biogaz sous faible charge.

- Aucune étude préalable publiée n’existe sur le sujet,

- Indice des vides important,


- Aucune étude préalable publiée n’existe sur le sujet

- Coût de mise en œuvre non évalué

- Volume concerné actuellement peu important,

- Gestion et stockage réglementés des matériaux.

Bassins de rétention

Matériaux permettant de conserver un indice des vides dans le but de réaliser un stockage d’eau.

- Faible déformation sous faibles contraintes,

- Indice des vides important.

- Mise en œuvre plus contraignante avec des pneus entiers,

- Gestion et stockage réglementés des matériaux.

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09 - Synthese EEDEMS

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