Le réseau ferroviaire français est recouvert de 100 millions de tonnes de ballast. Pour la SNCF, leur réemploi in situ s’inscrit désormais dans une politique volontariste d’économie circulaire. Depuis deux ans, des moyens technologiques et logistiques ont été renforcés pour retraiter un maximum de ballast sur tout le réseau, y compris les LGV. Avec à la clef, des économies de ressources et financières non négligeables.

Composant majeur des voies de chemin de fer, le ballast est issu de roches plutoniques comme le granit ou la diorite, concassées selon un calibrage bien défini (30 x 50 mm). Il provient essentiellement d’une quarantaine de carrières en France. Il en faut en moyenne deux tonnes par mètre de voie de chemin de fer pour garantir la stabilité des circulations (maintien des voies et absorption des vibrations), et jusqu’à cinq tonnes sur une ligne à grande vitesse (LGV). En tout, ce sont près de 100 millions de tonnes de ballast présentes sur le réseau ferroviaire français, soit 2300 fois le poids du porte-avions Charles de Gaulle ou 10 000 fois celui de la tour Eiffel.

Chaque année, SNCF Réseau doit remettre à neuf environ 1000 km de voies. Cela représente 2,6 millions de tonnes de matières (ballast, traverses, béton, rails etc.) à retirer du réseau ferré. En règle générale, sur les lignes principales, le ballast est changé tous les vingt ans en moyenne, alors que les petites lignes sont moins exigeantes et peuvent attendre au moins cinquante ans, avant intervention. « Le ballast est renouvelé lorsque l’une des caractéristiques (drainage, stabilisation) ne semble plus assurée », explique Aurélie Martin à la direction technique de SNCF Réseau. Par exemple, la présence de quantité de feuilles qui viennent colmater le ballast (et donc amoindrir son caractère perméable, drainant), la fragmentation des cailloux, une remontée de sol naturel, un besoin de réaligner la voie. Depuis vingt ans, SNCF Réseau procède au réemploi sur site grâce à des engins placés sur des trains usines. Ce retraitement direct sur la voie évite ainsi une grosse partie des flux logistiques entre la base arrière du chantier et le lieu où le ballast est réellement mis en voie. Mais ce criblage, bien qu’efficace, est loin d’être optimal. Il n’est pas complété par un lavage du ballast. Par ailleurs, afin de garantir le remplacement d’un grand linéaire de voies chaque nuit (jusqu’à 1 km), les outils qui équipent les trains usines, ne contribuent qu’au réemploi de 30 % du ballast retiré. Cette fraction est utilisée uniquement en sous-couche de la voie ferrée.

Si le rail bénéficie d’une empreinte carbone plutôt satisfaisante par rapport aux autres modes de transport, les efforts se poursuivent pour diminuer encore les impacts environnementaux. En 2020, SNCF Réseau a lancé un programme de valorisation circulaire pour le ballast retiré des voies lors des travaux sur le réseau ferré. Cette opération a d’ailleurs été récompensée en juin dernier, dans la catégorie « Favoriser l’économie circulaire », lors du Grand Prix 2023 de la Good Économie, qui met en lumière les initiatives durables des entreprises et des territoires engagés dans une démarche sociale, sociétale et environnementale. L’objectif de SNCF Réseau : incorporer d’ici 2026, 25% de ballast réemployé sur le réseau ferroviaire chaque année, soit environ 500 000 tonnes de ballast. Pour accélérer le mouvement, plusieurs solutions comme des stations mobiles et des plateformes en base arrière ont été déployées.

Carrières artificielles

Le retraitement de ballast peut être aujourd’hui réalisé sur deux carrières artificielles à Lille et à Miramas (Bouches du Rhône). En 3 ans d’existence, ces deux sites ont retraité près 230 000 tonnes de ballast. Ils pallient en quelque sorte le manque de ressources naturelles à proximité pour approvisionner les chantiers ferroviaires du Sud et du Nord de la France. Le ballast est donc récupéré sur les voies régionales. Il est criblé, lavé, vérifié, puis réutilisé sur les voies ou revendu à des partenaires pour d’autres usages. L’installation assemble différents éléments interconnectés : l’étape de criblage permet de conserver les granulats destinés au ballastage, tandis que l’opération de lavage nettoie les cailloux, grâce à un dispositif de consommation d’eau en circuit fermé. Dès la première année d’activité, le démonstrateur de Miramas a prouvé sa rentabilité avec plus de 50 000 tonnes de ballast retraitées puis réutilisées, soit une économie de plus d’un million d’euros.

En 2022, l’infrapôle Nord Européen de SNCF Réseau a mis au point un système de recyclage local qui permet de réutiliser à 100 % le ballast sur la LGV Nord et de ne plus acheter du ballast neuf. Jusqu’à présent, le réemploi de ballast était principalement réalisé sur voies principales et secondaires. Sur la base de La Délivrance à Lille, une installation combinant opérations de criblage et de lavage retraite désormais 30 000 tonnes de ballast par an provenant des 30 km de voie LGV Paris-Lille régénérés chaque année. Sur ce gisement, la moitié est valorisée et réutilisée sur les voies. L’autre moitié du ballast est recyclée en sous couche routière ou en terrassements. Toutefois, les qualités du ballast permettent d’envisager des usages plus nobles. « Aujourd’hui, nous travaillons à transformer la partie non réemployée du ballast en sable, gravier, grave, etc. Ces usages devraient se développer dans les prochaines années » indique Aurélie Martin.

En 2023, cette base arrière lilloise a pris une toute autre envergure. Transformée en centre de réemploi d’écologie industrielle et territoriale, elle accueille, traite et stocke non seulement les produits de dépose ferroviaire (ballast, traverses, béton), mais aussi les matériaux de déconstruction des bâtiments. L’enjeu pour SNCF Réseau est de valoriser un maximum de matières en vue d’une seconde vie et de générer des revenus issus des ventes de matériaux. Le site est devenu par la force des choses, une place de marché où des échanges de produits ont lieu entre détenteurs de matières, recycleurs et professionnels du BTP en quête de matériaux. Outre le bénéfice lié à l’économie de ressources, cette démarche industrielle contribue à une nouvelle dynamique d’entreprises et à la création d’emplois à l’échelle d’une région. Elle a reçu le soutien de plusieurs institutions et entreprises locales (région Hauts-de-France, BPI France, Team2, Cantaur, Cemis, Eqiom, Rabot Dutilleul etc.).

72% de ballast remis en voie

Jusqu’à récemment, le ballast utilisé était retraité directement sur la voie ferrée par les trains usines, mais seulement 30 % du granulat retiré était ensuite susceptible d’être réemployé. L’innovation récente porte sur le retraitement du ballast sur trois stations mobiles situées à proximité des chantiers. Utilisant une surface d’à peine 400 m², ce système optimise l’utilisation de l’espace et permet une solution de retraitement sur l’ensemble du territoire. Le ballast retraité est au moins aussi performant que celui tout juste extrait de roches naturelles. L’opération est rendue possible grâce à un outil de production compact et mobile. Le ballast est caractérisé avant d’être retiré : des essais géotechniques sont réalisés pour vérifier notamment la dureté du gisement et des analyses chimiques sont menées pour valider son caractère inerte (concentrations en polluants inférieures aux seuils réglementaires) et valorisable. Une fois retiré des voies ferrées, le ballast caractérisé, éligible au réemploi, est trié, lavé, contrôlé et testé en laboratoire.

Le ballast suit donc un processus de lavage optimisé, qui permet la préservation de la ressource en eau via un système de circuit fermé. Résultat : une consommation de 30 litres d’eau propre par tonne traitée. La production est contrôlée en temps réel par un suivi de la granulométrie en continu. Pour déployer ce type d’installation mobile, SNCF Réseau s’est associé à plusieurs partenaires industriels dont AFC Recycling. Les équipements sont adaptés aux besoins spécifiques de l’installation. C’est sur ces installations que les économies environnementales et financières sont les plus importantes : « on s’émancipe de l’ensemble des coûts logistiques liés à l’apport du ballast neuf sur le chantier et à ceux liés à l’évacuation du ballast retiré de la voie ferrée » souligne Aurélie Martin. Ces opérations ont déjà porté leurs fruits, puisque jusqu’à 72% de ballast ont été remis en voie. Les émissions de GES et les coûts de transport ont été réduits grâce à cette approche « 100 % locale » pour retraiter le ballast sur place. De cette manière, SNCF Réseau double a minima la durée de vie du ballast. Après cette nouvelle vie, quand il aura été retiré pour la seconde fois de la voie ferrée, rien n’empêchera a priori de le retraiter à nouveau, après une nouvelle vérification de ses caractéristiques.

Changement de modèle

Il y a moins d’une décennie, SNCF Réseau commandait 100 % de ballast neuf pour ses chantiers de régénération industrielle et complétait, face à des aléas d’approvisionnement, avec du réemploi. Aujourd’hui, la tendance est complètement inversée, indique Aurélie Martin : « d’abord, nous cherchons à cribler 100 % de notre ballast déposé, puis complétons avec de l’achat de ballast neuf ». L’opération est largement bénéfique pour SNCF Réseau et devrait permettre d’économiser a minima 20 millions d’euros au cours des six prochaines années, uniquement sur les marchés de régénération industrielle. C’est autant d’argent qui pourra sans doute être investi dans la modernisation du réseau. Toutefois, les projets de R&D se poursuivent afin de peaufiner les process. Les derniers travaux en date, financés par la fondation d’entreprises FEREC vont aider à développer un ballast à destination des lignes de desserte fine du territoire (LDFT). Sur ces lignes, le ballast est moins sollicité. « Aussi, nous travaillons à la mise en oeuvre d’un caillou plus petit, répondant aux exigences techniques des circulations locales. Ce ballast plus petit serait 100 % issu du ballast que nous retirons des voies ferrées. Diminuer la taille du ballast, c’est permettre d’en réemployer une plus grande quantité à moindre coût ». Cette nouvelle action d’économie circulaire va également réduire les volumes de déchets, générer moins d’extraction de ressources, mettre à disposition du granulat dans des zones où il n’y en a pas et ouvrir la voie à un aménagement frugal du territoire.

Crédits : Laurent Mayeux (SNCF Réseau)

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