47. Céramique fine et céramique commune

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1. Présentation du domaine d'intervention
2. Effets sur l'environnement et mesures de protection

2.1 Air

2.1.1 Effluents gazeux/gaz de fumées
2.1.2 Poussières

2.2 Bruit
2.3 Eau
2.4 Sols
2.5 Postes de travail
2.6 Ecosystèmes

3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement.

3.1 Contrôle et entretien des dispositifs de lutte contre les nuisances

4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention
5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement
6. Bibliographie

1. Présentation du domaine d'intervention

Le domaine d'intervention "céramique commune et fine" concerne les industries de fabrication des objets suivants:

- Céramique commune: briques, tuiles, grès-cérame, argile expansé, carreaux de revêtement de sol et de parois, réfractaires.
- Céramique fine: grès émaillés, grès-cérame, grès fin, porcelaine, porcelaine électrotechnique, produits sanitaires, meules et corps abrasifs.
- Céramique technique.

La majeure partie des manufactures de céramiques communes et fines sont implantées à proximité de gisements d'argile (l'extraction des matières premières est simplement évoquée dans ce dossier. Pour plus de détails, prière de se reporter au dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert"). La préparation et le transport des matières premières sont également traités dans les dossiers correspondants. La production des installations de fabrication de produits en céramique, et par suite la taille de ces dernières varie fortement puisqu'elle se chiffre à quelques kilogrammes par jour pour la céramique technique alors qu'elle oscille entre 10 et 50 t/jour pour les céramiques fines et peut atteindre jusqu'à 450 t/jour pour la fabrication des briques. Beaucoup d'entreprises fabriquant des produits très variés, la capacité totale de production de l'entreprise est souvent supérieure à la production journalière pour un produit spécifique.

Les produits de base utilisés pour la fabrication des céramiques fines et communes sont tous les argiles, les kaolins, les chamottes (argiles cuites), les feldspaths et les sables. Pour les produits réfractaires, les abrasifs et la céramique technique, on utilise aussi de nombreux oxydes résistant aux hautes températures ou à l'abrasion, comme le corindon (Al₂O₃), l'oxyde de zirconium (ZrO₂) et le carbure de silicium (SiC).

De nombreuses manufactures tendent de plus en plus à acheter d'autres produits de base déjà traités en plus de leurs propres matières premières extraites à proximité de l'établissement. Il s'agit essentiellement de matières entrant dans la fabrication des réfractaires, des abrasifs ou de céramiques techniques ou encore des produits nécessaires pour la réalisation des glaçures et des frittes.

Les procédés de fabrication de la céramique commune et fine suivent le schéma suivant:
- Extraction, préparation, façonnage, séchage, parfois glaçure ou engobe, cuisson, tri/emballage et transport.

Le déroulement des différentes étapes varie en fonction du mode de façonnage employé. D'une façon générale, on distingue le coulage, le façonnage en pâte plastique et le pressage en poudre, sans compter les nombreux modes de façonnage intermédiaires.

Tableau 1

Modes de façonnage

 - Coulage: les matières premières sont dosées, pulvérisées, puis mélangées avec de l'eau afin d'obtenir la barbotine, suspension fluide qui sera versée dans des moules en plâtre. Dans le coulage sous pression, des ébauches sont obtenues par compression de la barbotine dans des machines spéciales.
- Façonnage en pâte plastique: les matières premières sont en général préparées sous arrosage, mélangées et façonnées avec des taux d'humidité de 15 à 20 % d'eau.
- Pressage en poudre: utilisé pour la porcelaine fine. Les matières premières sont souvent préparées sous arrosage puis leur taux d'humidité est ramené à 5 à 7 % dans des tours de pulvérisation. Dans l'industrie des réfractaires, les matières premières sont mélangées à sec et souvent pressées avec un taux d'humidité < 2 %, des liants organiques et inorganiques étant ajoutés au mélange.

Les produits façonnés sont séchés avant d'être cuits. En règle générale, les manufactures sont équipées de fours tunnels pour les gros débits ; les produits spéciaux sont cuits pour la plupart dans des fours individuels, à cloche ou à chambres, et les produits à cuisson rapide dans des fours à rouleaux de différents types. Dans certains pays, la cuisson, notamment des briques, est réalisée dans des fours à compartiment unique ou des fours continus construits par l'entreprise, ou encore dans des systèmes de meules de carbonisation.

Beaucoup de produits en céramique fine sont recouverts d'un émail ou d'un engobe avant la cuisson.

Selon les compositions, les températures de cuisson des céramiques communes et fines s'élèvent à 950°C, par exemple pour certaines briques, et plus, la plupart des produits en céramique fine étant amenés à des températures variant entre 1 100°C et 1 400°C. Les produits réfractaires et la céramique technique sont cuits entre 1 280 et 1 900°C (la température des fours de glaçure est inférieure). Parfois les porcelaines, et plus rarement les carreaux de revêtement mural, subissent une double cuisson.

La consommation d'énergie varie avec le produit et le procédé. Dans les briqueteries, elle se situe entre 800 et 2 100 kJ/kg de produit fini, en raison des faibles températures de cuisson des briques, alors que dans presque toutes les autres branches de la céramique commune et fine, la consommation moyenne par kg de marchandise est nettement plus élevée et peut atteindre 8 000 kJ/kg.

Après la cuisson, les produits sont triés et en partie retouchés, l'ampleur de ces travaux pouvant varier énormément selon la nature du produit.

2. Effets sur l'environnement et mesures de protection

2.1 Air

2.1.1 Effluents gazeux/gaz de fumées

L'extraction, la préparation et le façonnage des produits céramiques ne produisent pratiquement pas d'effluents gazeux. Seules les tours de pulvérisation employées pour extraire l'humidité lors de la fabrication des carreaux, par exemple, et les installations de broyage à sec dégagent de la vapeur d'eau inoffensive.

Au cours de l'émaillage, il faut éviter que les vapeurs, qui contiennent des métaux lourds et d'autres matières toxiques, ne soient rejetées dans l'atmosphère ou inhalées par le personnel. Seules les installations d'émaillage étant équipées des dispositifs de captage des vapeurs et de traitement des eaux usées doivent donc être autorisées. Le personnel devant travailler dans ces zones ou y effectuer des réparations doit être protégé par des respirateurs. Lors du séchage des produits émaillés, il se dégage surtout de la vapeur d'eau inoffensive.

Les polluants émis par les fumées se dégageant lors de la cuisson dépendent à la fois des produits céramiques placés dans le four et de la nature du combustible utilisé. Ces fumées contiennent des particules de matières volatiles provenant de la masse des pièces en céramique et du combustible.

Le degré de nocivité des émissions de fluor des industries céramiques a été mis en évidence, en particulier au cours de ces dernières années où d'importants dégâts ont été constatés parmi la flore et la faune (pathologies imputables à un excès de fluor) à proximité des manufactures. Les fluorures sont présents dans toutes les matières premières des céramiques et certains sont rejetés dans l'atmosphère pendant la cuisson. Face à ce danger, l'Europe impose un seuil d'émission du fluor maximum de 5 mg/Nm³ pour toute nouvelle manufacture.

Les fours à céramique fonctionnant en continu, certaines manufactures utilisent comme combustibles complémentaires des résidus issus d'autres industries, telles les huiles usagées et les déchets organiques des stations d'épuration d'eau. Les installations qui brûlent de tels matériaux sont soumises à des réglementations spéciales, les déchets en question pouvant contenir des oxydes dangereux qui seront ensuite rejetés dans l'atmosphère avec les gaz de fumées.

Les manufactures allemandes concernées doivent respecter les valeurs suivantes:

- Poussière totale max. 10 mg/Nm³
Anhydride sulfureux max. 50 mg/Nm³
Cd, Tl, Hg, 0,1 mg/Nm³ (par élément)
(cadmium, tellure, mercure)
Autres métaux lourds 1 mg/Nm³

Etant donné les seuils prescrits, on peut dire que la combustion de déchets est impossible dans les manufactures de céramique non équipées de laveurs de gaz.

Les émissions d'oxydes d'azote au cours de la cuisson ne posent apparemment pas de problèmes dans la plupart des installations, où les températures sont relativement basses. Par contre, pour les fours de cuisson à haute température de l'industrie des réfractaires, il faut mettre au point des solutions spécifiques pour la dénitrification des effluents gazeux.

En règle générale, le tri, l'emballage, de même que les opérations de manutention, de façonnage et de raffinage de produits ne produisent pas d'effluents gazeux. Néanmoins, dans certains cas spécifiques, par exemple coloration ou décoration par impression, il pourra y avoir dégagement de gaz résiduaires chargés de polluants. Ici, une solution devra être apportée à chaque cas particulier.

2.1.2 Poussières

Les poussières constituent un danger latent, notamment pour le personnel des manufactures de céramique commune et fine. Les particules de poussière fine de quartz (Ø< 5 microns) peuvent être responsables de cas de silicose.

Selon les conditions géologiques et météorologiques, l'extraction des matières premières peut donner lieu à des dégagements de poussières nocives, qu'on pourra néanmoins réduire grâce à une humidification et à des méthodes d'extraction et de transport adaptées (cf. dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert").

Alors que le façonnage de la pâte humide s'effectue dans une ambiance où il y a très peu de poussières, les opérations de préparation des matières, la mise en forme et le séchage nécessitent diverses mesures afin de limiter autant que possibles la formation de poussières (nettoyage fréquent des ateliers, bétonnage des sols et vitrification éventuelle des parquets, installation de dépoussiéreurs puissants, meulage sous arrosage de la porcelaine et des produits sanitaires).

Si, en Allemagne, la lutte systématique contre les poussières dans toutes les zones de travail a permis de réduire considérablement les cas de silicose dans l'industrie de la porcelaine et des réfractaires, ce problème persiste dans de nombreux pays. Les valeurs limites à respecter pour les poussières de quartz sont de 0,15 mg/Nm³ (concentration maximale aux postes de travail), l'air ne devant pas contenir plus de 4 mg/Nm³ de poussières fines ayant plus de 1% en poids de quartz.

Conformément aux Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft", en Allemagne la teneur en poussière totale des effluents gazeux ne doit pas dépasser 50 mg/Nm³ pour un débit massique supérieur à 0,5 kg/h et 150 mg/Nm³ pour un débit massique inférieur ou égal à 0,5 kg/h.

En cours de cuisson, la pollution par les poussières est faible. Les nouveaux fours sont souvent équipés de filtres secs, plus rarement de séparateurs humides. Les absorbeurs par voie sèche pouvant être à l'origine de rejets de poussière, l'entreprise doit veiller à ne pas dépasser la quantité maximale de poussière dans les gaz de fumées (50 mgh/Nm³). Pour assurer le bon fonctionnement de ces installations, il est impératif de les entretenir régulièrement (cf. point 3.1)

2.2 Bruit

La plupart des procédés de production de l'industrie céramique sont responsables de nuisances acoustiques qui cependant excèdent rarement 85 dB(A) (cf. point 2.5 Postes de travail).

Les abattages à l'explosif pratiqués pour extraire les matières premières sont responsables de nuisances acoustiques ponctuelles et d'ébranlements pouvant être une source de gêne importante pour le voisinage. Un système de mise à feu adapté permet de réduire considérablement ces émissions sonores. Aujourd'hui, il est possible d'insonoriser les machines d'extraction afin de respecter les valeurs-limites (voir dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert")

Au cours de la préparation des matériaux, les nuisances acoustiques sont dues par exemple à la mise en oeuvre de concasseurs à percussion et de broyeurs pour la fragmentation de matériaux durs. Ces concasseurs et les installations de préparation peuvent être capotés afin de protéger le voisinage contre des nuisances acoustiques trop importantes.

Les ventilateurs des installations de séchage et de cuisson ont un niveau sonore dépassant parfois 85 dB(A). Ces appareils bruyants doivent être placés en dehors des postes de travail fixes. Certaines opérations spécifiques à l'industrie de la céramique commune et fine sont à l'origine de nuisances acoustiques, par exemple le fendage des carreaux grésés, ou encore les opérations de transport et de manutention à l'aide de plateaux, cadres ou palettes en tôle. Par des mesures adaptées, comme le capotage des postes de travail fixes, le montage de tampons en caoutchouc sur les unités de transport, il est possible de réduire les niveaux sonores auxquels le personnel est exposé.

Pour éviter les nuisances, le niveau de bruit perçu dans les zones habitées situées à proximité des industries de céramique ne doit pas dépasser 50 à 60 dB(A) le jour et 35 - 45 dB(A) la nuit. L'éloignement à respecter entre les zones d'habitation les plus proches et les manufactures est d'au moins 500 m.

2.3 Eau

En Allemagne, les manufactures de céramique doivent respecter les textes réglementaires relatifs aux charges de pollution admises dans les eaux usées.

Des laboratoires d'usines doivent être mis en place pour le contrôle des valeurs prescrites.

Tableau 2
Valeurs maximales autorisées pour les rejets directs selon l'art. 17 du Décret administratif de la Loi sur la gestion de l'eau (WHG)

Afin de ne pas dépasser les valeurs prescrites, les eaux recueillies à proximité des gisements doivent être transférées dans des bassins de stabilisation, dans lesquels on aura versé éventuellement des agents de sédimentation. Les eaux de surface doivent être évacuées séparément.

La consommation d'eau fraîche est faible dans les manufactures modernes où l'eau de process parcourt un circuit interne. Une partie de l'eau utilisée est rejetée sous forme de vapeur d'eau lors de la fabrication des granulats dans la tour de pulvérisation et de séchage des produits. Les eaux usées contiennent de l'argile, des fondants et d'autres matières premières céramiques qui sont séparées par précipitation et réintroduites dans le processus de fabrication par l'intermédiaire du circuit interne.

Dans les manufactures de céramique commune et fine, l'eau sanitaire doit être évacuée et épurée séparément.

2.4 Sols

Actuellement, les gisements d'argile épuisés, relativement peu perméables, servent souvent au stockage des déchets de toutes sortes. Néanmoins, on ne peut pas exclure une pollution du sol due au lessivage et aux accumulations d'eau dans les anciens gisements, car dans la plupart des cas le passage de l'eau, tel qu'il avait été défini à l'époque où le gisement était encore exploité, ne correspond pas aux règlements actuels en matière d'environnement.

Les déblais des manufactures de céramique ne polluent pratiquement pas le sol car les chutes et débris provenant de la production sont réutilisés soit dans l'entreprise même, soit dans d'autres manufactures céramiques. Ainsi, les amoncellements de débris et déchets ne peuvent être que le résultat d'une gestion irrationnelle. Seules, les faibles quantités de plâtre provenant des porcelaineries, des usines de produits sanitaires et de tuiles doivent être mises en décharge conformément à la législation.

2.5 Postes de travail

Dans certaines zones de travail, le personnel des manufactures céramiques peut être incommodé ou leur santé menacée par le bruit, les poussières et la chaleur.

Les postes de travail fixes dans les zones bruyantes devraient faire l'objet d'une insonorisation. Si, malgré cela, le niveau de bruit permanent reste égal ou supérieur à 85 dB(A), l'entreprise doit fournir à ses employés une protection auditive, dont le port devrait être obligatoire à partir de 90 dB(A) pour éviter les affections auditives. Dans les zones bruyantes, le port d'une protection auditive est obligatoire, même pour des interventions de courte durée.

Dans les manufactures modernes où la cuisson est réalisée dans des fours-tunnels, fours à poussée, à rouleaux ou à wagonnets, l'exposition à la chaleur est relativement faible. Dans les entreprises utilisant d'anciens fours à compartiment unique ou des fours circulaires, les températures régnant dans le local au moment de l'enfournement et du défournement des produits sont très élevées. Dans certains cas exceptionnels, renversement d'un wagonnet par exemple, des travaux ponctuels doivent être réalisés par des températures extrêmement élevées. Ce faisant, il faut absolument prendre les mesures de protection qui s'imposent (port de combinaisons thermiques par exemple). En outre, ces travaux doivent impérativement s'effectuer sous surveillance.

Dans les manufactures de céramique fine, notamment de la porcelaine et des silicates (produits réfractaires), l'exposition permanente aux poussières de quartz peut représenter un danger pour le personnel. Ici, il est indispensable de mettre en place des dispositifs techniques appropriés, mais aussi de prévoir des examens médicaux réguliers, afin de diagnostiquer à temps les altérations des alvéoles pulmonaires annonciatrices d'une silicose. Ainsi, l'employé concerné pourra être affecté à un autre poste avant l'apparition de lésions permanentes.

2.6 Ecosystèmes

L'extraction des matières premières (voir dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert") nuit non seulement à la beauté du paysage mais s'accompagne toujours d'une altération des sols. Mais le besoin en matières premières de chaque manufacture n'étant pas très élevé, les carrières sont généralement de taille plutôt modeste. La qualité des argiles extraits dans un gisement peut varier énormément. Grâce aux progrès réalisés au niveau de la préparation au cours de ces dernières années, on peut maintenant également utiliser des argiles de moins bonne qualité, ce qui permet de réduire les terrils dans les carrières d'argile.

Le choix du site pour l'implantation d'une manufacture de céramiques doit tenir compte des aspects écologiques. En cas d'implantation dans les zones agricoles, il faut étudier les nouvelles sources de revenus possibles pour les personnes concernées, les femmes en particulier. Outre le respect du règlement sur les effluents gazeux, la poussière, le bruit et l'eau, une étude portant sur les données du sous-sol, sur l'intégration des installations dans le paysage et sur l'infrastructure du site s'impose.

Par infrastructure, il faut entendre ici l'approvisionnement et les logements du personnel, les réseaux de circulation et le volume de trafic, les plans d'industrialisation existants ou futurs pour la zone en question.

Les effets sur l'environnement ne se limitant pas à l'enceinte de l'usine, les groupes de population concernés, en particulier les femmes et les enfants, doivent pouvoir bénéficier des prestations d'un service de soins médicaux.

Le recyclage des biens de consommation en céramique après leur utilisation dans le secteur du bâtiment ou les ménages n'est guère envisageable vu la diversité et les faibles quantités susceptibles d'être collectées aux différents points de consommation. Par contre, plus de 30% des produits réfractaires, notamment ceux utilisés dans les aciéries, sont déjà recyclés.

3. Aspects à inclure dans l'analyse et l'évaluation des effets sur l'environnement.

Les dispositions des Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" et sur la protection contre le bruit "TA-Lärm", les directives de l'Association des Ingénieurs allemands (VDI), les réglementations spécifiques aux industries de la céramique sur les eaux résiduaires, ainsi que les concentrations maximum aux postes de travail définies par les associations professionnelles du verre et de la céramique afin de conbattre la silicose prescrivent des valeurs limites pour les effluents gazeux, les poussières et l'eau. La majorité des pays européens ont adopté des valeurs similaires. Les réglementations américaines publiées par l'Agence de Protection de l'Environnement (Environmental Protection Agency - EPA) sont souvent encore plus strictes qu'en Allemagne, surtout en Californie.

Dans les pays où il n'existe pas de lois pour la protection de l'environnement, ces valeurs doivent être étudiées et corrigées en fonction des données écologiques spécifiques. Dans certains cas exceptionnels, notamment pour la réhabilitation d'usines, des dispositions spéciales doivent être élaborées. Les nouvelles usines devraient cependant respecter les normes de la protection européenne de l'environnement.

Pour certaines matières, le Catalogue des normes antipollution contient des recommandations pour l'évaluation de l'impact écologique.

Tableau 3
Valeurs limites des nuisances, d'après les Instructions Techniques "TA-Luft" et le 17^ème décret administratif selon l'article 7a de la Loi sur la gestion de l'eau (WHG)

* Apparition possible en cas de combustion réductrice DCO Demande chimique d'oxygène
**) Loi dans le Land de Bade-Wurtemberg MEST Matières en suspension totales

¹⁾ Echantillon composite de deux heures
²⁾ Echantillonnage

En cas d'utilisation de déchets comme combustibles, il est impératif de respecter les valeurs limites de rejet. Un contrôle régulier des matériaux utilisés, des brûleurs et du procédé de cuisson, des effluents gazeux et des poussières est indispensable (point 3.1)

Les réglementations sur les poussières relatives à la concentration à l'emplacement des postes de travail, notamment dans l'industrie de la porcelaine et des silicates, doivent être impérativement respectées. Leur non respect peut avoir de sérieuses conséquences pour la santé des employés concernés. Une lutte intensive contre la poussière dans toutes les manufactures et les ateliers est absolument indispensable.

Le problème des nuisances sonores est sous-estimé dans de nombreux pays ; pourtant, une exposition permanente à des bruits excessifs peut entraîner des lésions irréversibles. C'est pourquoi, il faut absolument respecter les seuils maximum prescrits pour les postes de travail et les zones résidentielles avoisinantes. De même on devra veiller à toujours respecter un éloignement minimum des habitations les plus proches (cf. points 2.2 et 2.5).

Les responsables / chefs d'un atelier de céramique doivent être informés des risques spécifiques encourus par le personnel et être formés à la mise en oeuvre des mesures de protection afin que les employés ne soient pas exposés à des nuisances préjudiciables à leur santé du fait de leur ignorance (point 3.1). Des mesures de formation et de sensibilisation du personnel aux problèmes de l'environnement doivent être prévues.

Le plus grand soin devrait être apporté à la conception des systèmes de circulation interne de l'eau. Les eaux épurées déversées dans le milieu récepteur sont soumises à des exigences minimales qui doivent être respectées pour éviter la perturbation de l'écosystème à proximité des manufactures.

Tous les paramètres doivent être régulièrement contrôlés par l'entreprise (point 3.1), qui doit se doter d'un laboratoire.

3.1 Contrôle et entretien des dispositifs de lutte contre les nuisances

Au sein de l'entreprise, un service indépendant de la production doit être créé et chargé du respect et de la mise en oeuvre des réglementations en matière de protection de l'environnement. Les responsables devraient être à même d'assumer toutes les tâches de contrôle requises, y compris les mesures et échantillonnages, ou tout au moins d'assurer la surveillance de ces opérations. Ceux-ci devraient également être consultés lors de nouveaux investissements et seront compétents en ce qui concerne les rapports avec les instances administratives dans le secteur de l'environnement. Ce service devra en outre veiller à ce que tous les dispositifs de lutte contre les nuisances soient correctement entretenus et soient complétés le cas échéant. Il sera enfin responsable de la sensibilisation et de la formation du personnel.

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