Des solutions pour moins polluer

En 2018, la réglementation s’est particulièrement durcie pour les exploitant de chaufferie bois. Cette année-là, la directive européenne  MCP, dont l’objectif était de limiter les émissions de certains polluants dans l’atmosphère, a été transcrite en droit français. Principal changement : cette directive impose une législation, qui relève de la réglementation des installations classée pour la protection de l’environnement (ICPE), pour les installations à partir de 1 MW. En outre, des valeurs limites d’émission (VLE) sont mises en place, en particulier sur les oxydes d’azote (NOx), le dioxyde de soufre (SO2), les poussières ainsi que le monoxyde de carbone (CO). Mais les exigences diffèrent selon les installations, en s’accroissant pour les plus puissantes. Celles-ci sont basées sur le régime de la déclaration en dessous de 20 MW installés ; de l’enregistrement de 20 à 50 MW ; et de l’autorisation par la préfecture pour les plus de 50 MW. Les installations sous le régime de la déclaration existantes au 31 décembre 2013 sont désormais dans l’obligation d’être équipées d’un système de dépoussiérage des fumées performant (électrofiltre ou filtre à manches) pour respecter la VLE des poussières.

Bien gérer les NO_x en amont

Les émissions, en particulier de NOx, dépendent en grande partie de la gestion de l’installation. Pour les éviter au maximum, il faut déjà brûler des combustibles de qualité à faible teneur en azote (plaquettes forestières, broyats de bois d’emballage, etc.). Il est également possible de mettre en œuvre des techniques préventives, dites « bas-NOx » qui sont adaptées à partir d’une puissance supérieure à 3 MW. « Pour les installations soumises à déclaration, les exigences ne sont pas très fortes. On demande aux constructeurs de chaudières de concevoir des foyers qui évitent les rejets de NOx et qui suffisent à tenir les VLE prévues par la réglementation », explique Paul Antoine, chef de projets bois-énergie chez Biomasse Normandie. Les fabricants travaillent sur l’introduction du combustible de manière continue et régulière grâce à des vis sans fin, tout en étageant la combustion afin de diminuer la charge thermique et donc les gradients de température qui entraînent la production de cette molécule.

« Les unités soumises à enregistrement et à autorisation doivent avoir recours à des technologies supplémentaires pour respecter les émissions de NOx autorisées dans les VLE », poursuit Paul Antoine. Elles sont appelées DéNOx et interviennent après la production de ce gaz toxique pour le transformer en gaz inoffensif. Cela consiste par exemple à injecter un radical (ammoniac ou urée) pendant la combustion dans le foyer. On parle alors de réduction non catalytique sélective (SNCR). La réduction catalytique sélective (SCR) repose sur le même principe, avec, comme son nom l’indique, l’utilisation d’un catalyseur dans le procédé après la combustion. Toutefois, les deux technologies n’atteignent pas la même efficacité : la première baisse les rejets de 50 % (ce qui est suffisant dans la plupart des cas pour respecter la réglementation) alors que la seconde peut atteindre une chute de 80 %. Pourtant, celle-ci est peu répandue car plus complexe à mettre en œuvre et plus onéreuse que le SNCR. Au final, elle est quasi-impossible à installer sur les petites chaudières de 4 ou 5 MW du fait d’un fort investissement au regard du coût de la chaufferie. « Ainsi, on la retrouve surtout sur de très grosses installations, notamment de valorisation des déchets », précise Paul Antoine.

Filtrer les poussières

Deuxième polluant majeur rejeté dans les fumées des chaudières bois : les poussières. Pour laver ces fumées, des cyclones sont installés en aval de la chaudière. Ils utilisent la différence de gravité entre les éléments solides et gazeux. L’extraction des poussières et des fines particules est obtenue par voie gravitaire en deux phases successives : centrifugation et sédimentation. Néanmoins, cela ne suffit pas à retirer les particules très fines inférieures à 5 microns et donc à respecter la loi ou les exigences du Fonds Chaleur. Il faut donc ajouter une filtration supplémentaire. Deux techniques principales coexistent. Les filtres à manches sont constitués d’un caisson métallique dans lequel sont disposées des manches recouvertes d’un feutre qui retient les particules. Ce système convient aux installations de forte puissance soumises à des contraintes réglementaires sévères. Il nécessite en outre un niveau de compétence élevé pour son exploitation et beaucoup de place.

De leurs côtés, les électrofiltres se présentent sous la forme d’une ou plusieurs chambres en tôle compartimentées par des plaques entre lesquelles s’écoulent les fumées. Entre chaque plaque, des électrodes ionisantes sont portées à haute tension : les ions créés chargent alors les particules présentes dans les gaz de combustion qui migrent vers les plaques sous l’effet du champ électrostatique. Ces électrofiltres captent jusqu’à 99 % des poussières en ne laissant passer que les particules les plus fines. Ce système est plus simple d’exploitation que le filtre à manches mais un peu moins performant. Il permet de respecter tout de même la réglementation en vigueur. « Par contre, sur les installations de petite taille [moins de 1 MW], ces technologies ne sont pas forcément adaptées. Il existe peu de petits filtres à manche ou d’électrofiltres et ils sont bien souvent mal optimisés tout en ayant un coût important », estime Marie-France Clave, cheffe de projets bois-énergie chez Biomasse Normandie. Pour ces petites unités, des filtres en céramique sont également sur le marché.

Condenser les fumées

La condensation des fumées est une alternative très efficace aux filtres qui existe depuis des décennies dans les pays scandinaves mais elle reste très peu répandue en France. Son intérêt est de dissoudre les polluants dans les condensats. « Pour condenser les fumées et passer leur point de rosée, il faut une source de froid. Elles sortent entre 120 et 150 °C et il faut les faire descendre en dessous de 60 °C. Mais cette source n’est pas forcément disponible au niveau des installations car peu de réseau de chaleur basse température fonctionnent en France », reconnaît Antoine Paul. Il est pourtant possible de condenser les fumées en associant des pompes à chaleur haute température aux condenseurs. En outre, cette solution impose une installation de traitement des boues et des condensats chargés en polluants.

Compte-tenu de la réglementation et du développement de technologies de dépollution efficaces, les installations collectives et industrielles ne sont pas les plus polluantes. Les émissions sont en effet très majoritairement issues du parc domestique, qui est responsable de 90 % des émissions de PM10 et PM2,5, et de 95 à 100 % des rejets de composés organiques volatils non méthaniques (COVNM), de CO et d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Pourtant, les particuliers ne sont pas assujettis à des règles strictes alors qu’ils utilisent souvent des équipements obsolètes, y compris des foyers ouverts polluants et très peu efficaces.