Solutions haute tension pour le recyclage des matériaux

En Suisse, il existe actuellement 29 usines de valorisation énergétique des déchets (WTE), qui incinèrent tous les déchets non recyclables de manière écologique.

Cependant, tout ne finit pas en flammes : environ 100 kg de scories contenant des composants non brûlés sont produits par personne et par an. Les scories sont généralement mises en décharge, mais elles contiennent tout de même des matériaux précieux. Selfrag AG, spécialiste de la « valorisation des déchets », s'attaque à ce problème : l'entreprise a construit une usine pilote à Full-Reuenthal, 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 contenus dans les scories. « Des cuillères, des pièces de deux francs, des vis, il n'y a presque rien qui ne finisse à la poubelle. Nous nous sommes donné pour mission de récupérer le plus de matériaux précieux possible à partir des scories », explique Jürgen Kalke, ingénieur électricien chez Selfrag.

Un traitement spécial sophistiqué

À Full-Reuenthal, Selfrag traite actuellement 35 000 tonnes de scories par an provenant des usines de valorisation énergétique des déchets de Turgi, Renergia Luzern et Buchs. Les scories dites brutes sont déversées dans le bunker à matériaux et transportées par grue dans le « Grizzly », un tamis de grande taille, où les plus gros morceaux sont conservés. De là, il est acheminé via des systèmes de convoyage vers l'usine modulaire « Valorisation des déchets ». Les pièces en métal léger sont retirées à l'aide de séparateurs magnétiques, et les scories sont tamisées jusqu'à atteindre la fraction cible, avec des composants ne dépassant pas 40 mm. Le reste est trié à la main, révélant les matériaux non brûlés, qui sont renvoyés à l'usine de valorisation énergétique des déchets. « Notre objectif est de récupérer les métaux et les matériaux céramiques représentant 50 % des scories brutes livrées », explique Kalke.

Grâce à la fragmentation haute tension qu'elle a développée elle-même, Selfrag peut récupérer environ 20 % de matériaux précieux en plus à partir des scories que les autres usines.

La fraction cible passe ensuite par plusieurs tamis 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 des éclairs. Avec un système de condensateurs, ils atteignent une tension de 200 kV et se déchargent jusqu'à 20 fois par seconde. Ces décharges se produisent dans l'eau et génèrent un débit de courant très élevé. Le courant se déplace le long des joints de grains des matériaux, les séparant de manière sélective, grâce à 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 général, les composants électroniques ne sont pas certifiés pour une utilisation dans des environnements à haute tension. Nous les soumettons donc nous-mêmes à ces tests rigoureux. Les produits Siemens fonctionnent très bien dans ce contexte.

Josef Mullis, Ingénieur électricien, SF Elektro-engineering

Approche étape par étape dans un environnement difficile

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

L'ingénierie de l'usine a été confiée à la société d'automatisation SF Elektro-engineering AG. « Nous nous sommes occupés de tout, de la planification électrique à l'approvisionnement en matériaux, en passant par la programmation du logiciel pour les contrôleurs, les variateurs et WinCC, ainsi que les interfaces avec les systèmes externes, jusqu'à la mise en service », résume Josef Mullis, ingénieur électricien chez SF Elektro-Engineering, en décrivant cet ambitieux projet. Le fait que l'usine ait été achevée dans les délais est dû à la clairvoyance du partenaire Siemens de Flums : « Pendant et après la pandémie, nous avons approvisionné notre entrepôt avec les composants les plus importants, ce qui nous a permis de fournir Selfrag rapidement », se souvient Mullis. Kalke confirme que cette planification proactive était un avantage majeur. La conception modulaire de l'usine s'est également révélée efficace : « Alors que les électriciens travaillaient encore sur le câblage d'une zone, nous avons déjà pu tester d'autres modules de l'usine. Cette approche étape par étape s'est également révélée un avantage considérable au cours de la période de mise en service de trois mois. L'un des défis était lié aux conditions environnementales difficiles qui régnaient dans le grand hall : la poussière, l'humidité et les vapeurs acides présentes dans l'air devaient être éloignées du tableau de commande en utilisant des mesures de protection appropriées. »

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