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La valorisation des résidus de panneaux à base de bois

La valorisation des résidus de panneaux à base de bois

 
Vincent Vallée - CRIQ
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Gérardo Buelna - CRIQ
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Les résidus de panneaux de particules et de fibres (MDF) constituent un problème de plus en plus important pour les entreprises de la seconde transformation des panneaux. La réglementation environnementale plus contraignante de même que les coûts qui sont associés à leur élimination forcent l'industrie à chercher des voies de valorisation plus respectueuses de l'environnement et qui ont le moins d'effet possible sur ses frais de production.

L'objectif de ce document est de présenter succinctement l'état de la situation québécoise quant aux volumes de résidus générés par l'industrie de la seconde transformation de panneaux et de décrire, dans les grandes lignes, les principales voies et technologies de valorisation de ces résidus.

ÉTAT DE LA SITUATION AU QUÉBEC

Les industries de la seconde transformation de panneaux (fabrication de meubles, d'armoires de cuisine, de moulures, ébénisterie architecturale et autres) génèrent une importante quantité de résidus de panneaux de particules et de fibres.

Une étude réalisée en 2005 par Mme Véronique Gilbert1 a permis d'évaluer cette quantité à environ 160 000 tonnes/année (ou 483 000 m3) pour l'ensemble des régions du Québec. À elles seules, les régions Chaudière-Appalaches et Montérégie généraient 55 000 tonnes/année (ou 166 000 m3), soit 34 % de la quantité totale de résidus de panneaux produite au Québec, tandis que les six régions incluses au tableau ci-dessous, toutes localisées au sud du Québec, produisaient près de 118 000 tonnes/année (ou 355 000 m3), soit 73 % de la quantité totale.

VOLUMES DE RÉSIDUS ISSUS
DE L'INDUSTRIE DE LA SECONDE TRANSFORMATION DE PANNEAUX

Régions administratives

Quantités de résidus / année (tonnes)

Proportion du volume total

Chaudière-Appalaches 

27 800

34 %

 

 

 

73 %

Montérégie

27 300

Estrie

17 800

 

 

39 %

Montréal

15 500

Mauricie

14 800

Laval

14 500

Autres régions

42 400

27 %

Total de l'ensemble

des régions

+/-160 000

100 %

Source : adapté par Véronique Gilbert, 2005

Volumes de résidus issus de la disposition des consommateurs

Selon certains experts de l'industrie, bien qu'il n'existe pas de données précises à cet égard, les résidus des panneaux jetés par les consommateurs représenteraient un volume qui serait aussi, sinon plus, important que celui généré par l'industrie de la seconde transformation des panneaux.

Méthodes de disposition de l'industrie de la seconde transformation des panneaux

En 2005, pour les industriels de la seconde transformation des panneaux, l'enfouissement représentait la voie de disposition la plus répandue, que ce soit pour les sciures et poussières ou, encore, pour les retailles de panneaux.

En deuxième lieu, les sciures et poussières étaient livrées à des agriculteurs aux fins de compostage et pour production de litière animale, tandis que les retailles de panneaux étaient brûlées pour produire de l'énergie directement à l'usine.

Des quantités beaucoup plus restreintes étaient valorisées par la fabrication de petites pièces ou d'emballage.

NOUVEAU CONTEXTE RÉGLEMENTAIRE, SENSIBLEMENT PLUS CONTRAIGNANT

Lors de son étude, Mme Gilbert avait pu constater que la gestion des résidus de panneaux constituait déjà un problème pour 30 % des industriels de la seconde transformation des panneaux. Or, depuis ce temps, la pression sur ces industriels a augmenté, car le ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs (MDDEP) :

  • a mis en application son nouveau Règlement sur l'enfouissement et l'incinération de matière résiduelle;
  • a déposé, en novembre 2005, un Projet de règlement sur l'assainissement de l'atmosphère qu'il entend adopter dès l'automne 2006 et qui pourra avoir un impact pour plusieurs entreprises oeuvrant en seconde transformation de panneaux.

Règlement sur l'enfouissement et l'incinération de matière résiduelle

Le Règlement sur l'enfouissement et l'incinération de matières résiduelles, effectif depuis le 19 janvier 2006, comporte des dispositions qui forcent les exploitants de dépôts de matériaux secs à ne plus accepter les matériaux d'origine industrielle. Ces derniers n'étant plus admissibles dans ces dépôts, ils doivent être « valorisés » ou, encore, enfouis dans les lieux d'enfouissement sanitaires où les coûts d'élimination sont beaucoup plus élevés que ceux des dépôts de matériaux secs.

De plus, à partir du 24 juin 2006, le MDDEP applique une taxe (redevance) de 10 $/tonne qui s'ajoute au coût d'enfouissement.

Projet de règlement sur l'assainissement de l'atmosphère

La combustion de résidus de panneaux génère de fortes émissions de dioxine et de chlorure d'hydrogène, surtout en raison de la présence de « contaminants » comme les revêtements en PVC et les papiers mélaminés. Il est à noter que la combustion de panneaux sans revêtement produit de fortes émissions de CO et de NOx, selon la résine utilisée.

L'émission de composés nuisibles est directement liée à la performance de l'appareil de combustion. Si la combustion est optimale et que les équipements de lavage des gaz sont performants, la plupart des résidus peuvent être brûlés sans générer de pollution significative dans l'environnement.

Puisque des essais ont permis de démontrer que, généralement, les conditions optimales sont difficilement atteignables dans les petits appareils de combustion, les experts du MDDEP ont établi, dans le projet de règlement, la limite inférieure de puissance à 3 MW en deçà de laquelle il ne sera pas permis de brûler des résidus de panneaux.

Si tout va comme prévu, le MDDEP devrait adopter ce nouveau règlement dès cet automne. Pour information supplémentaire, voir le Projet de règlement sur l'assainissement de l'atmosphère à l'adresse suivante: www.mddep.gouv.qc.ca/air/atmosphere/reg-assain-air.pdf  (et plus particulièrement les chapitre Vll section lV , chapitre X - section lV en ce qui concerne les résidus de bois).

Extrait du projet de règlement:

De plus, seul un appareil de combustion d'une puissance nominale égale ou supérieure à 3 MW peut utiliser comme combustible du bois ou des résidus de bois qui contiennent ou qui sont imprégnés de colles. 

 

Les spécialistes du MDDEP analysent actuellement les mémoires concernant des modifications qui pourraient être apportées au projet actuel. Les auteurs de certains de ces mémoires demandent au MDDEP de permettre aux exploitants de petites bouilloires (- de 3 MW) de brûler les résidus de panneaux à condition que les contrôles de petits systèmes de combustion soient améliorés. La décision finale du MDDEP devrait être prise incessamment.

VOIES DE VALORISATION DE RÉSIDUS DE PANNEAUX À BASE DE BOIS

Il existe plusieurs façons de valoriser des résidus de panneaux à base de bois. Voici les principales :

  • Valorisation énergétique;
  • Technologies de recyclage :
  • Fragmentation mécanique et réutilisation des broyats décontaminés dans la fabrication de panneaux
  • Dissolution de l'adhésif et réutilisation de la fraction ligneuse dans la fabrication de panneaux
  • Dégradation biologique de l'adhésif et réutilisation de la fraction ligneuse dans la fabrication de panneaux;
  • Compostage.

Valorisation énergétique

La combustion des résidus de panneaux constitue un attrait économique important pour plusieurs usines de seconde transformation de panneaux. En effet, la quantité d'énergie qu'en tirent les industriels réduit d'autant les factures associées à l'achat de gaz naturel, de mazout ou d'autres sources d'énergie.

Selon la décision des spécialistes du MDDEP quant au Projet de règlement sur l'assainissement de l'atmosphère (voir section précédente), les industriels utilisant des appareils de combustion de 3 MW ou moins devront:

  • soit adapter leur équipement par l'ajout de contrôles performants (système d'anticipation de la demande qui régularise la combustion), ce qui pourrait nécessiter des investissements significatifs; 
  • soit se tourner vers d'autres solutions respectueuses du règlement concernant la gestion de ces résidus.

Une autre piste « énergétique », suggérée par un expert de l'industrie, consisterait à préparer des granules énergétiques industriels à partir des résidus de panneaux. Ce faisant, d'importants volumes de sciures et rabotures, généralement utilisés pour la préparation de granules, pourraient ainsi être libérés, ce qui pourrait être bénéfique pour l'approvisionnement des usines de panneaux. Ces granules industriels ne seraient destinés qu'aux appareils de combustion munis de contrôles de combustion et de système de lavage des gaz permettant de respecter les exigences des normes environnementales.

TECHNOLOGIES DE RECYCLAGE

Réutilisation de la matière ligneuse pour la fabrication de panneaux

Ce mode de valorisation consiste à réintroduire des résidus de panneaux dans le procédé de fabrication de nouveaux panneaux. Certains procédés de recyclage ont tendance à former des particules plus courtes, ce qui oblige à ajuster à la hausse la quantité de résine pour la fabrication de nouveaux panneaux. De plus, le produit recyclé peut avoir un aspect esthétique moins intéressant2.

L'élimination des contaminants constitue un défi majeur pour les industriels du recyclage. Les « impuretés », qui se trouvent sous forme de métaux ferreux ou non ferreux, de plastique, de verre et de sable ou, encore, par la présence de résines et de revêtement, peuvent avoir un impact négatif sur le procédé (bris et usure accélérée des équipements de production) et sur la performance du produit fini. La plupart de ces technologies sont conçues pour le traitement de grands volumes, ce qui implique de mettre en place une logistique d'approvisionnement qui peut être assez importante.

Dans les lignes qui suivent, certaines technologies permettant de recycler les panneaux sont décrites de façon télégraphique :

Fragmentation mécanique et réutilisation des broyats décontaminés dans la fabrication de panneaux

  • Technologie qui consiste à broyer des panneaux et d'autres produits à base de bois (palettes de manutention, tourets pour câbles...) et à décontaminer la matière fragmentée afin de pouvoir la réintroduire dans la fabrication de nouveaux panneaux.
  • A vu le jour au milieu des années 80 et est, aujourd'hui, le moyen le plus utilisé pour le recyclage des panneaux.
  • Nécessite de grands volumes et ne permet pas de séparer les particules de bois des revêtements collés à la surface du panneau.
    Quelques importants fournisseurs de technologies ont développé l'ensemble des équipements qui supportent la méthode par fragmentation mécanique (prébroyeur, broyeur, séparateur magnétique, séparateur pneumatique) : PAL s.r.l. (www.pal.it), Metso Panelboard (Metso ClassiCleaner), Schenkmann & Piel (Dieffenbacher Group) (www.dieffenbacher.de)
  • À elle seule, PAL s.r.l. a installé près de 200 usines de recyclage de bois issus de la « forêt urbaine » (données : avril 2006) à travers le monde.
  • Le Gruppo Mauro Saviola (Italie)(www.grupposaviola.com) a été l'un des premiers fabricants de panneaux à utiliser ce type de technologie. Aujourd'hui, cette entreprise fabrique des panneaux particules dits « Ecological Panels » à partir de matière récupérée et régénérée « post-consumer material » à 100 % et fait partie du Consortium Pannello Ecologico (www.pannelloecologico.com).

Dissolution de l'adhésif et réutilisation de la fraction ligneuse dans la fabrication de panneaux

Technologie du Fraunhofer-Institute for Wood Research - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) (Allemagne) (brevet US 5 804 035)

  • Procédé chimico-thermo-mécanique destiné à briser les liens entre les adhésifs et le bois.
  • Pour résidus de panneaux particules et MDF fabriqués avec résine d'urée formaldéhyde (UF) et mélamine-urée-formaldéhyde (MUF).
  • Technologie qui consiste en un broyage grossier, imprégnation sous vide des broyats dans une solution d'urée, de soude caustique et d'eau chaude (env. 80 °C), puis rinçage à l'eau (pour abaisser le pH) et tamisage des matériaux obtenus. Nécessite de grands volumes.
  • Les particules de bois peuvent être réintroduites dans la fabrication de panneaux particules ou bien envoyées au raffinage pour la fabrication de MDF.
  • Deux usines ont déjà été en activité en Allemagne.

Actuellement, une usine seule en marche depuis environ 10 ans, d'une capacité approximative de 50 000 tma/année. Propriété du fabricant de panneaux Nolte Spanplatten GmbH, membre du groupe allemand Nolte Furniture (www.nolte.de).

Note - Politique énergétique : Depuis quelques années, en Allemagne et dans d'autres pays européens, la production d'énergie électrique à partir de combustible renouvelable (biomasse) est largement subventionnée. Depuis, l'approvisionnement des usines de recyclage est rendu difficile et les opérateurs doivent débourser entre 30 et 40 Euros/tma pour la matière à recycler. Cela explique, en partie, le faible développement de cette filière.

Technologie Fibresolve (demande de brevet IPC WO 00/01877)

  • Explosion par détente de vapeur.
  • Pour résidus de panneaux particules, MDF, HDF (fabriqués avec résine UF et phénol-formaldéhyde (PF)). Les essais ont porté plus particulièrement sur le MDF.
  • Broyage grossier (au besoin). Cycle vide et pression dans un autoclave avec tambour interne rotatif. Atmosphère saturée de vapeur et tamisage des matériaux obtenus. Les particules peuvent être ré-introduites dans la fabrication de panneaux particules ou bien envoyées au raffinage pour la fabrication de MDF. Nécessite de grands volumes.
  • Une partie significative de l'adhésif reste sur la fibre.
  • Procédé avec zéro effluent.
  • Encore à l'échelle de pilote (depuis août 2003).

Technologie grecque3 (demande de brevet IPC WO 01/39946)

  • Pour résidus de panneaux MDF.
  • Fragmentation de résidus de MDF avec broyeur à marteaux.
  • Raffinage de la matière avec addition d'agent chimique.
  • Doit permettre de substituer la matière vierge par de la fibre recyclée à hauteur de 20 à 25 %.
  • Impact et modifications mineurs sur le procédé standard de fabrication de panneaux MDF.
  • À l'échelle de laboratoire.


Technologie Pfleiderer4 (demande de brevet DE 4224629)

  • Technologie de type explosion par détente de vapeur « Thermo-hydrolytic breakdown process ».
  • Pour résidus de panneaux de particules.
  • Usine pilote en Allemagne.
  • Travaux de développement auraient cessé il y a plus de 3 ans.

Dégradation biologique de l'adhésif et réutilisation de la fraction ligneuse dans la fabrication de panneaux

Bien que les procédés physiques, chimiques et thermiques soient actuellement largement utilisés pour la valorisation des résidus des panneaux à base de bois, ils entraînent des coûts élevés d'investissement et d'opération. Les biotechnologies environnementales sont donc appelées à contribuer à l'effort de valorisation de ces résidus. En effet, le processus microbiologique de la dégradation de polluants présente un intérêt commercial important puisque la dépollution microbienne constitue un procédé naturel, sûr et sélectif pour un polluant visé, et ce, à des coûts avantageux.

Les biotechnologies environnementales se révèlent donc très prometteuses dans le domaine de l'assainissement industriel. En effet, on constate que les biotraitements sont d'une importance majeure, car ils peuvent remplacer ou complémenter des technologies physico-chimiques de telle sorte que le tandem (physico-chimique/biologique) soit plus performant et respectueux de l'environnement. Grâce aux progrès dans le domaine de la microbiologie appliquée, des souches bactériennes capables de dégrader des composés tels que le formaldéhyde sont disponibles. Cette alternative permet donc d'éliminer les polluants présents dans les adhésifs, ce qui facilite le recyclage des résidus de panneaux à base de bois.

Des travaux de recherche et développement doivent être réalisés afin d'adapter ce procédé au contexte québécois et d'optimiser son efficacité.

Compostage

  • Procédé de décomposition biologique permettant d'obtenir un matériel stable de type humus.
  • Méthode simple, facilement applicable, directement sur le site de petites usines de seconde transformation de panneaux.
  • Les résidus de panneaux à base de bois pourraient s'avérer des substituts intéressants aux écorces, sciures de bois, etc. qui sont actuellement utilisées pour composter des boues et des fumiers. Les sites de compostage payent pour se procurer des écorces et des sciures de bois entre 5 $ et 15 $/m3.
  • Le compostage de résidus provenant de l'industrie du meuble a permis d'obtenir une perte de poids et une diminution significative de la toxicité après 30 jours (Borazjani et coll., 1997).
  • La présence de résine et de revêtement au sein des résidus de panneaux augmente la résistance à la dégradation de ces matériaux.
  • Émission de formaldéhyde en quantité significative durant la décomposition. Précautions à prendre pour éviter des problèmes de santé (ventilation ou réalisation des activités à l'extérieur).
  • Méthode qui suscite encore beaucoup d'intérêt de la part des chercheurs (Université du Wisconsin à Madison, certaines firmes québécoises spécialisées en environnement telles que Biogénie S.R.D.C. inc. (www.biogenie-env.com) et Compostage Mauricie).

CONCLUSION

Les résidus de panneaux de particules et de fibres constituent un problème de plus en plus important pour les entreprises de la seconde transformation des panneaux. La réglementation environnementale plus contraignante de même que les coûts qui sont associés à leur élimination forcent l'industrie à chercher des voies de valorisation plus respectueuses de l'environnement et qui ont le moins d'impact possible sur ses frais de production.

Comme on l'a vu, plusieurs options s'offrent aux industriels : que ce soit la valorisation énergétique, les nombreuses technologies de recyclage ou, encore, le compostage. Cependant, le niveau de maturité de ces technologies varie passablement et certaines requerront, le cas échéant, des travaux de recherche et développement afin de les adapter au contexte québécois et d'optimiser leur efficacité. Quelques-unes peuvent constituer une solution individuelle, tandis que d'autres, conçues pour le traitement de grands volumes, impliquent l'élaboration d'un système « collectif » d'approvisionnement qui pourra assurer le flux des quantités voulues de matière première au moment où le « recycleur » en aura besoin et à moindre coût. À cet égard, la concentration d'un important volume de résidus de panneaux dans les régions sud du Québec peut constituer un avantage.

En définitive, seule une étude approfondie et précise permettra à une entreprise ou à un groupe d'entreprises d'effectuer un choix judicieux et adapté quant à la voie et à la technologie de valorisation des résidus de panneaux à base de bois.

  1. Véronique Gilbert. Caractérisation des résidus provenant de l'industrie de la seconde transformation des panneaux de particules et de fibres, Université Laval, 2005, adresse URL: http://www.theses.ulaval.ca/2005/23125/23125.html

  2. Aspect esthétique : critère important pour les panneaux MDF parce qu'ils sont souvent peints (ou vernis). La surface doit donc être pâle et d'aspect homogène. En revanche, les panneaux de particules sont généralement recouverts de papier mélaminé, de « foil » ou stratifié, ce qui cache la surface. Cependant, la granulométrie des particules sous cette surface doit être bien contrôlée pour ne pas provoquer des problèmes de « télégraphie », particulièrement dans les cas d'application de revêtements très minces.

  3. George Mantanis et coll. A New Process for Recycling Waste Fiberboards, 2004

  4. Uniboard fait partie du groupe Pfleiderer depuis décembre 2005.


 

ÉVÉNEMENTS

Des présentations pertinentes concernant l'approvisionnement de l'industrie des panneaux ainsi que le recyclage de ces matériaux auront lieu lors du « 5th European Wood-Based Panel Symposium », du 4 au 6 octobre 2006 à Hanovre (Allemagne). Pour plus de détails sur cet événement, consultez le www.wki.fraunhofer.de/publikat/5.HWS-e.html.

Si vous désirez en savoir davantage sur les informations présentées dans ce document, nous vous invitons à communiquer avec :

Pierre Plamondon, conseiller industriel 1re et 2e transformations du bois
1 800 667-2386, poste 2248
pierre.plamondon@criq.qc.ca


Martin Caron, expert sectoriel 1re et 2e transformations du bois
1 800 667-2386, poste 2582
martin.caron@criq.qc.ca

Gérardo Buelna, expert sectoriel environnement (concernant la dégradation biologique ou le compostage)
1 800 667-2386, poste 2609
gerardo.buelna@criq.qc.ca

Article mis en ligne le 3 août 2006