Solutions haute tension pour le recyclage des matériaux

En Suisse, il y a actuellement 29 usines de valorisation énergétique des déchets (WTE), qui incinèrent tous les déchets non recyclables d'une manière respectueuse de l'environnement.

Cependant, tout ne finit pas par s'enflammer : environ 100 kg de scories contenant des composants non brûlés sont générés par personne et par an. Les scories sont généralement enfouies, mais elles contiennent toujours des matériaux précieux. Le spécialiste de la valorisation des déchets Selfrag AG s'attaque à ce problème : l'entreprise a construit une usine pilote à FullReuenthal, en Argovie, où un procédé spécial est utilisé pour récupérer des ressources telles que les métaux — par exemple, le fer, l'aluminium ou le cuivre — et les minéraux des scories. Cuillères, pièces de deux francs, vis - il n'y a presque rien qui ne finit pas à la poubelle. Nous nous sommes donné pour mission de récupérer autant de matériaux précieux que possible des scories », explique Jürgen Kalke, ingénieur électricien chez Selfrag.

Un traitement spécial sophistiqué

À FullReuenthal, Selfrag traite actuellement 35 000 tonnes de scories par an à partir des usines de valorisation énergétique des déchets de Turgi, Renergia Luzern et Buchs. Les soi-disant scories brutes sont déversées dans le soute à matériaux et transportées par grue dans le « Grizzly », un tamis de criblage important, où les plus grosses pièces sont conservées. À partir de là, il se déplace via des systèmes de convoyage dans l'usine modulaire « valorisation des déchets ». Les pièces métalliques légères sont retirées à l'aide de séparateurs magnétiques, et les scories sont tamisées jusqu'à ce que la fraction cible, dont les composants ne dépassent pas 40 mm, reste. Le reste est trié à la main, révélant le matériel non brûlé, qui est renvoyé à l'usine de valorisation énergétique des déchets. « Notre objectif est de récupérer des métaux et des matériaux céramiques représentant 50 % des scories brutes livrées », explique Kalke.

Grâce à sa fragmentation haute tension auto-développée, Selfrag peut récupérer environ 20 % de matériaux précieux en plus des scories que les autres plantes.

La fraction cible passe ensuite à travers plusieurs écrans secs et humides et est classée par taille et densité. Une fraction entre au cœur de l'usine : deux générateurs de 3,5 tonnes, développés et brevetés par Selfrag, séparent davantage le matériau à l'aide d'impulsions haute tension semblables à la foudre. Avec un système de condensateurs, ils atteignent une tension de 200 kV et se déchargent jusqu'à 20 fois par seconde. Ces rejets se produisent dans l'eau et génèrent un débit de courant très élevé. Le courant se déplace le long des limites des grains des matériaux, les séparant sélectivement, aidé par l'onde de choc. « La fragmentation à haute tension rend notre traitement unique et nous permet de récupérer environ 20 % de matière en plus que les autres usines », souligne Kalke.

Siemens nous soutient depuis longtemps. En règle générale, les composants électroniques ne sont pas certifiés pour une utilisation dans des environnements haute tension, donc nous soumettons nous-mêmes les pièces à ces tests rigoureux — les produits Siemens fonctionnent très bien dans ce contexte.

Josef Mullis, Ingénieur électricien, SF Élektro-ingénierie

Approche étape par étape dans un environnement difficile

La récupération de matériaux de valeur est complexe et exigeante. Il n'est donc pas surprenant que toute l'usine soit équipée de plus de 900 appareils de terrain, tels que des moteurs, des vannes et des capteurs. « Siemens nous soutient depuis longtemps. En règle générale, les composants électroniques ne sont pas certifiés pour une utilisation dans des environnements haute tension, donc nous soumettons nous-mêmes les pièces à ces tests rigoureux — les produits Siemens fonctionnent très bien dans ce contexte.

L'ingénierie de l'usine a été gérée par la société d'automatisation SF Elektro-Engineering AG. « Nous nous sommes occupés de tout, de la planification électrique et de l'approvisionnement matériel à la programmation du logiciel pour les contrôleurs, les variateurs et WinCC, ainsi que les interfaces aux systèmes externes, jusqu'à la mise en service », résume Josef Mullis, ingénieur électricien chez SF Elektro-Engineering, décrivant l'ambitieux projet. Que l'usine ait été achevée dans les délais, c'est grâce à la prévoyance du partenaire Siemens Solution de Fums : « Pendant et après la pandémie, nous avons approvisionné notre entrepôt avec les composants les plus importants, ce qui nous a permis d'approvisionner Selfrag rapidement », se souvient Mullis. Kalke confirme que cette planification proactive était un avantage majeur. La conception modulaire de l'usine s'est également avérée efficace : « Alors que les électriciens travaillaient encore sur le câblage dans une zone, nous étions déjà en mesure de tester d'autres modules de la centrale. Cette approche étape par étape s'est également avérée être un grand avantage pendant la période de mise en service de trois mois. L'un des défis était les conditions environnementales difficiles dans le grand hall : la poussière, l'humidité et les fumées acides dans l'air devaient être tenues à l'écart de l'appareillage de commutation en utilisant des mesures de protection appropriées.

L'usine de production est contrôlée par un CPU de sécurité 1512F et un S7-1517. Des contrôleurs Siemens supplémentaires sont installés dans trois modules et les filtres presses à l'intérieur de l'usine.