Les déchets sont traités en Europe au sein de filières économiques éprouvées, et encadrées par une réglementation exigeante. La priorité donnée au recyclage pousse les Etats à innover toujours plus. Pour les effluents industriels et les déchets dangereux, les règles de sécurité imposent une élimination par combustion ou par enfouissement. Difficile alors de se faire une place, lorsqu’on bouscule l’ordre établi. C’est le cas du procédé de traitement hybride Ekkocarbon, mis au point en Pologne. Ses inventeurs souhaitent implanter un démonstrateur en France, là où la législation environnementale semble la plus favorable.

Comment produire de l’hydrogène, de la chaleur ou de l’électricité en traitant des déchets organiques, des boues d’épuration, des couches culottes, des déchets de cuisine, textiles, plastiques ou encore des déchets amiantés et des médicaments périmés ? C’est en Pologne, qu’il faut aller chercher cette technologie mise au point il y a environ cinq ans, et qui a fait ses preuves à l’échelle du laboratoire. Le procédé Ekkocarbon est né au sein de l’équipe de Marek Pilawski, docteur en ingénierie de 75 ans et fondateur en 1994 de la société Markon. Depuis l’origine, son objectif est de développer des solutions rentables dans le domaine des énergies renouvelables issues du recyclage propre de différents flux de déchets (hors déchets rayonnants).

Partant du principe que les déchets constituent une source inépuisable d’énergie grâce au carbone élémentaire et à l’hydrogène qui les composent, l’équipe polonaise a développé un procédé de traitement inédit qui produit en aval des énergies propres et renouvelables. Ainsi, le carbone et l’hydrogène présents dans les déchets organiques, les effluents industriels ou les boues de STEP peuvent former un combustible et un vecteur d’énergie idéal lorsqu’ils sont en présence d’oxygène non atmosphérique. Fort de ce constat, l’ensemble des travaux a permis de concevoir des techniques de valorisation propre des déchets. L’un des projets phare concerne le RMD (Réacteur moléculaire de déchets), fruit de plusieurs années de R&D et protégé par différents brevets depuis 2004.

Réacteur à céramique

Cette technologie a été tout d’abord mise en œuvre sur un réacteur à métal liquide de première génération (Mk1) en 2013 avant de passer à un réacteur à céramique (RMD-C), moins gourmand en énergie et capable d’un préchauffage à 1200 °C en 25 minutes. Ce nouveau procédé de chauffage par induction ne comporte pas d’éléments métalliques dans l’espace de réaction, ce qui permet d’élever la température du process jusqu’à 2400°C. « Particularité du dispositif, il se branche sur secteur pour son préchauffage et devient ensuite autonome grâce à l’énergie générée à travers le traitement des déchets, explique Christophe Leduc, directeur du développement. On applique simplement le concept d’auto-élimination des déchets, sans apport d’alimentation externe ».

Au cours de ce traitement, les déchets sont préalablement broyés et mélangés. Dans l’idéal, le flux est composé à 45 % d’eau pour favoriser la production d’hydrogène en sortie de réacteur. Celui-ci va dans le même temps détruire 99 % des déchets, ne laissant qu’une fraction minérale sous forme de granulés, semblables à du basalte et utilisables dans le BTP. Il peut également générer du butane/propane/éthane (CxHy) selon les besoins. Ces gaz de process sont par la suite utilisés en tant que carburant alternatif propre pour alimenter des piles à combustible, des groupes électrogènes ou des co-générateurs à gaz. Par rapport à de la pyrolyse et de la gazéification, la technologie RMD présente plusieurs avantages insiste Christophe Leduc. Pas besoin de sécher les déchets avant le processus, le bilan énergétique est positif quel que soit le type et le taux d’humidité du déchet organique. Aucun rejet nocif n’est émis dans l’atmosphère, et surtout contrairement aux deux précédés existants, Ekkocarbon peut produire de l’hydrogène comme carburant. Enfin autre atout et non des moindres, la fraction résiduelle des déchets est vitrifiée. Cela signifie que tous les métaux lourds ou autres composés dangereux sont emprisonnés dans le granulat, valorisable ensuite en matériau de construction.

Hydrogène et auto-destruction des déchets

La dernière génération de réacteurs a été conçue pour traiter 500 kg de déchets à l’heure, avec la possibilité de connecter plusieurs réacteurs en séries. « Nous sommes aujourd’hui en phase de pré-commercialisation. Les moules en céramique sont conçus pour de petites unités dont l’efficacité énergétique et écologique est garantie » souligne Christophe Leduc. L’installation peut tout à fait être aménagée près d’une station d’épuration ou d’une zone d’activité industrielle. Pas besoin de permis de construire, le système tient dans trois caissons. Après l’opération de broyage des déchets entrants, le premier conteneur accueille le réacteur, connecté au système de contrôle du process placé dans un second conteneur. Enfin, le troisième caisson rassemble la partie production d’énergie, pile à combustible ou co-générateur. Dans cette configuration, le procédé peut fournir 65 kg/h d’hydrogène, disponible de suite. Par ailleurs, le CO2 émis lors du traitement reste prisonnier dans la chambre de combustion. Il est récupéré sous forme de carbonate de potassium qui peut être revendu.

Le RMD d’Ekkocarbon répond de cette manière à trois enjeux. Sur le plan écologique, son impact est faible, en l’absence de cheminée et de contact avec l’atmosphère. Mais son bilan énergétique net est positif. L’énergie nécessaire au réacteur provient des déchets eux-mêmes. Enfin sur le volet économique, malgré un coût élevé au départ pour sa fabrication et son assemblage, le retour sur investissement est rapide. Car une fois l’installation lancée, les coûts d’exploitation et d’utilisation sont réduits. « Outre l’aspect écologique, cette technologie offre le double avantage de ne plus payer le traitement des déchets et de résorber tout ou partie de la facture énergétique » explique le directeur du développement.

Démonstrateur vitrine

Aujourd’hui, Ekkocarbon recherche un partenaire industriel ou une collectivité pour installer son premier démonstrateur. « Dans l’idéal, nous envisageons une implantation en France. La réglementation environnementale évolue plutôt en notre faveur, que ce soit en termes de fiscalité ou de stratégie industrielle autour des énergies renouvelables et de l’hydrogène, souligne Christophe Leduc. En Pologne, les portes restent encore très fermées aux éco-innovations, et dans d’autres pays européens comme l’Allemagne, la concurrence est rude ». Disposant de la nomenclature ICPE, l’unité de traitement peut être mise en place en 18 mois. Pour cette première première installation, le coût s’élèverait à environ 1,8 million d’euros. Suivant la demande, le montant de l’investissement serait amené à diminuer. Deux possibilités pour Ekkocarbon : construire un dispositif mobile standard (RMD-500) pour traiter un mélange de déchets tels que des boues de STEP, des OM (Ordures ménagères) et des CSR (Combustibles solides de récupération) ou monter une installation fixe pour répondre à des besoins spécifiques sur un site vitrine.

A ce jour, l’équipe a contacté plusieurs collectivités françaises intéressées par le procédé. « Toutefois, l’étape de concrétisation tarde à venir. Plusieurs d’entre elles ont perçu les bénéfices de notre technologie en termes de traitement de déchets et d’autonomie énergétique, mais des réticences persistent » s’étonne Christophe Leduc qui se demande s’il ne faut pas trouver un autre angle d’attaque pour convaincre. Le fait de pouvoir traiter des déchets non valorisables à ce jour et produire des énergies propres, comme de l’hydrogène vert, pourrait séduire acteurs publics et privés. « Jusqu’à présent, nous avons été victimes de notre savoir-faire. En Pologne comme en France, plusieurs opportunités en station d’épuration auraient dû voir le jour. Dans ces cas précis, il s’agissait de traiter des eaux usées et des boues d’épuration, révélant une pollution insoupçonnée. Ces dysfonctionnements intrinsèques à l’industriel et dévoilés par Ekkocarbon nous ont au final coupé l’herbe sous le pied, alors que nous aurions pu justement remédier à cette pollution », déplore Christophe Leduc.

Petite unité pour petit territoire

Par ailleurs, les territoires insulaires auraient tout à gagner de ce système, affirme Christophe Leduc. La gestion des déchets représente de lourdes contraintes économiques pour les collectivités îliennes, obligées de payer le transport de leurs déchets vers le continent. Pour une île de moins de 30 km2, accueillant à l’année, environ 5000 habitants, la gestion des déchets et des boues de STEP permettrait selon le procédé Ekkocarbon de générer de l’énergie thermique sous forme d’hydrogène à hauteur de 700 m³/h et 1236 kWh d’électricité via une pile à combustible. Idéal pour les petits territoires produisant des boues, des déchets organiques et des déchets ménagers et assimilés dangereux et non dangereux, le dispositif offrirait également un outil complémentaire aux recycleurs, sollicités pour traiter les déchets non valorisables en l’état.

En attendant que les réflexions cheminent, Ekkocarbon, initialement domicilié en Pologne, établira d’ici à la fin de l’année son siège en France, plus précisément à La Roche-sur-Yon, en région Pays de la Loire. La société prendra le statut juridique de SAS. A l’heure où la France veut renforcer sa réglementation générale sur les activités polluantes (RGAP) et promeut un plan de relance pour le recyclage et la production d’hydrogène, Ekkocarbon tente d’avancer ses pions et propose une alternative durable. Avec le sentiment malgré tout, de s’attaquer à une forteresse et à un mur de préjugés et d’hypocrisie. Dans cet état d’esprit, les enjeux environnementaux et énergétiques risquent d’être les grands perdants.

Crédits : Ekkocarbon

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