48. Le verre

Table des matières - Précédente - Suivante

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 Poussière

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 maintenance 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

Les matières premières utilisées dans l'industrie du verre sont principalement le sable, la chaux, la dolomie et les feldspaths, ainsi que la soude, les borosilicates et toute une série de produits d'addition qui couvrent pratiquement tout le système périodique des éléments. Les produits obtenus sont une variété de verres possédant chacun des propriétés spécifiques, et qui après la phase de production, subiront pour la plupart des traitements supplémentaires (Tableau 1).

Tableau 1

La plupart des verreries modernes ne se chargent plus de l'extraction des matières premières, mais achètent des matériaux présentant les propriétés physico-chimiques requises (granulométrie, taux d'humidité, impuretés). (En ce qui concerne l'impact sur l'environnement de l'exploitation des matières premières, on se réfèrera au dossier "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert"). Pour le dosage et le malaxage de ces matériaux de nature très différente, les verreries sont équipées d'installations de mélange et de préparation. Le verre est obtenu par fusion du mélange vitrifiable dans des fours à bassin, plus rarement dans des fours à pots ou dans des fours spéciaux. Pour la fabrication des fibres minérales, on utilise parfois des cubilots et, pour la fabrication des fibres céramiques, des fours électriques.A l'heure actuelle, les gaz de fumée sont refroidis dans des installations à régénération ou à récupération, ce qui permet en même temps de réduire la consommation spécifique de combustible.

Après la fusion, le verre est mis en forme. Dans la plupart des cas, il doit être refroidi et amené à sa température de travail afin d'éviter les tensions internes. En général, les verres qui sortent du four sont des semi-produits qui doivent encore subir une ou plusieurs opérations de façonnage ou des traitements complémentaires (trempe, coulage, cintrage, assemblage, soudage et polissage). Les verres creux sont souvent décorés. Pour la fabrication des fibres, le verre provenant du four de fusion est étiré, soufflé ou pressé au moyen de diverses technologies.

Les capacités des entreprises de production du verre sont très variables. Il est fréquent qu'une verrerie regroupe plusieurs systèmes de fusion affectés à différentes gammes. Les fours à pot ont une capacité de production de 3 à 8 t/jour, celle des fours à bassin pour la fabrication des verres spéciaux est de 8 à 15 t/jour. Dans certains secteurs, les productions sont nettement plus élevées, et les bassins destinés à la fabrication du verre creux peuvent traiter entre 180 et 400 t/jour. Les fours pour la fabrication du verre plat (floatglass) ont des capacités de fusion de l'ordre de 600 à 1 000 t/jour.

Les températures de fusion du verre oscillent généralement entre 1 200°C et 1 500°C et dépendent essentiellement du mélange vitrifiable et du produit que l'on désire obtenir. L'apport d'énergie pour la fusion d'un kg de verre se situe entre 3 700 et 6 000 kJ. Les capacités ainsi que les consommations d'énergie indiquées ici sont des valeurs moyennes. Les valeurs effectives sont influencées d'une part par la construction et le mode de fonctionnement du four, d'autre part par la gamme de production et le taux d'utilisation effectif du bassin. La consommation spécifique d'énergie devrait, là où cela est possible, être réduite par l'utilisation de débris de verre (groisils ou calcin).

2. Effets sur l'environnement et mesures de protection

2.1 Air

2.1.1 Effluents gazeux / gaz de fumée

Dans une verrerie, les combustibles utilisés pour la fusion du verre produisent des effluents gazeux. Les gaz de fumée contiennent des gaz résiduaires de combustion tels que l'oxyde de soufre (SO₂) ou les oxydes d'azote (NO_x), et des particules du mélange vitrifiable: alcalis (Na, K), chlorures (-Cl), fluorures (-F), et sulfates (-SO₄).

· Anhydride sulfureux (SO₂)

Dans les bassins à chaleur régénérée, les émissions d'anhydride sulfureux (SO_x = SO₂ + SO₃) varient entre 1 100 et 3 500 mg/Nm³ d'effluents gazeux par cycle complet de fabrication. En cas de rinçage insuffisant des chambres de combustion, des valeurs de pointe nettement supérieures sont enregistrées en début de cycle (jusqu'à 5 800 mg/Nm³ d'effluents gazeux).

Les bassins chauffés totalement ou en partie à l'électricité et fonctionnant en continu permettent d'obtenir des taux de SO_x plus faibles (<500 mg/Nm³). A l'opposé, les huiles lourdes sont riches en soufre (jusqu'à 3,7%) et sont à l'origine d'émissions élevées. Le gaz naturel ne contenant normalement pas de soufre, il n'entraîne pas la formation de SO_x. Une partie des émissions de soufre est également due à l'ajout de sulfate dans le mélange vitrifiable.

Les prescriptions allemandes en vigueur (Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft", 1986) fixent pour l'oxyde de soufre une valeur maximale de 1 800 mg/Nm³ d'effluents gazeux, ce qui, dans le cas des bassins conventionnels, implique une absorption des quantités d'anhydride sulfureux excédentaires. L'injection de magnésie, de carbonate de calcium ou de soude dans les effluents gazeux permet de réduire le taux d'anhydride sulfureux. Les poussières qui se forment lors de ce processus doivent également être éliminées.

· Oxydes d'azote (NO_x)

Un autre apport significatif de pollution de la fabrication du verre est constitué par les rejets de NO_x des verreries, qui varient entre 400 et 4 000 mg/Nm³ d'effluents gazeux. En cas d'affinage aux nitrates (réduction de la concentration de bulles gazeuses dans la masse en fusion par l'action des nitrates), ces valeurs sont même beaucoup plus élevées. Les taux de NO_x dépendent de la température de préchauffage de l'air comburant, de l'excès d'air, ainsi que du procédé et du type de bassin utilisés. Une réduction des taux de NO_x peut être obtenue grâce à des procédés catalytiques avec apport d'ammoniac (NH₄). Ces procédés, encore au stade de l'expérimentation industrielle actuellement, permettront sans doute de réduire les taux de NO_x à des valeurs < 500 mg/Nm³.

Les taux de NO_x autorisés en Allemagne (1991) pour les différents types de fours sont reproduits au tableau 2.

Tableau 2
Emissions d'oxydes d'azote Valeurs prescrites par les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft"

Les valeurs des bassins avec affinage aux nitrates ne doivent pas dépasser le double des valeurs ci-dessus.

· Fluor/chlore

Les teneurs en fluor des effluents gazeux (calculés en HF) ne doivent pas dépasser certains seuils, au-delà desquels le fluor peut avoir un effet toxique néfaste pour les végétaux ainsi que pour les animaux. Pratiquement tous les composants du verre contiennent des fluorures. L'incorporation à la masse vitrifiable de déchets de verre, qui avaient été fondus avec des fluorines, peut avoir pour conséquence des taux de fluor supérieurs à 30 mg/Nm³ d'effluents gazeux.

En Allemagne, les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" (1986) fixent une valeur limite inférieure à 5 mg/Nm³ pour le fluor. Le respect de ce seuil nécessite une sélection systématique des matières premières ou le recours à des réactions de fixation sur des dérivés calciques ou alcalins.

Les pollutions dues aux composés chlorés, introduits dans le mélange vitrifiable par la soude ou les matières premières chargées de sel, sont également problématiques. Des mesures ont révélé des concentrations de chlorures sous forme gazeuse entre 40 et 120 mg/Nm³ d'effluents gazeux. Les émissions de chlore sous forme gazeuse (HCl) sont particulièrement élevées dans les installations utilisant des huiles lourdes comme combustibles. Comme l'anhydride sulfureux, les chlorures doivent être absorbés par des dérivés calciques ou sodés injectés dans le mélange.

2.1.2 Poussière

La poussière rejetée dans l'atmosphère par les fours de fusion sous l'effet de la chaleur et la condensation de parties du mélange vitrifiable qui se solidifient sous forme de poussières ultra-fines constituent un autre problème majeur de l'industrie du verre. La concentration de poussière de différents bassins en l'absence de filtre est représentée au tableau 3.

Tableau 3
Concentration de poussière dans les gaz de fumée des bassins - Valeurs mesurées -

¹⁾ Effluents gazeux à l'état normal, 8% d'oxygène dans les effluents gazeux

Ces valeurs montrent que les effluents gazeux des bassins sans filtre contiennent des concentrations élevées de poussière. Il est pratiquement impossible de respecter les valeurs limites prescrites en Allemagne (50 mg/Nm³ de poussière - Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft", 1986) sans dépoussiéreur. Selon le type et le débit des bassins, différents systèmes de dépoussiérage pourront être mis en oeuvre: électro-filtres, filtres à tissu avec sorption ou procédés par voie humide. Les dépoussiéreurs doivent en même temps contribuer à réduire les émissions de fluorures, de sulfates et de chlorures, ainsi que les rejets de métaux lourds toxiques.

Les émissions de plomb, de cadmium, de sélénium, d'arsenic, d'antimoine, de vanadium et de nickel sont particulièrement critiques. Ces poussières, nuisibles pour l'environnement, qui apparaissent surtout dans la production de verres spéciaux, ne peuvent être éliminés qu'à l'aide de filtres de dépoussiérage.

2.2 Bruit

Dans les verreries, les nuisances acoustiques sont significatives surtout lors de la fusion, de la mise en forme et du refroidissement, ainsi que dans les locaux des compresseurs. Elles sont insignifiantes au niveau de l'extraction, de la production, de la composition, de l'emballage et du façonnage.

Dans les bassins de fusion et dans le silo d'alimentation, où la vitesse de l'air est élevée, le niveau de bruit peut atteindre 110 dB(A). Les gros ventilateurs, qui fournissent les débits d'air nécessaires à la combustion, et les compresseurs sont responsables de nuisances acoustiques relativement importantes. Quelques postes de travail seulement sont installés dans ces zones bruyantes. Dans les ateliers modernes, ces postes de travail sont équipés d'isolations acoustiques fixes. Les dispositifs de commande des installations peuvent être insonorisés ou installés à l'extérieur de la zone de bruit. Pour les interventions de courte durée dans ces enceintes, le port d'une protection auditive est obligatoire.

Les machines à commande pneumatique de mise en forme du verre creux représentent un point névralgique en ce qui concerne non seulement les bruits émis, mais aussi les nuisances dues aux températures élevées et aux vapeurs d'huile. Le niveau de bruit y est en général supérieur à 90 dB(A). Ces dernières années, une nouvelle conception du tracé des conduites d'air permettant d'améliorer la situation est apparue. Le capotage des machines s'est heurté jusqu'à présent à la nécessité de lubrifier régulièrement les groupes moteurs et de nettoyer les moules. Pour le refroidissement des verres, les ventilateurs sont la cause de nuisances acoustiques qui peuvent néanmoins être réduites grâce à une construction judicieuse et à des enveloppes insonorisantes.

Pour éviter les nuisances acoustiques, les verreries doivent être installées en-dehors des zones d'habitation, à une distance minimale de 500 m. En tout état de cause, la distance doit être telle que le niveau du bruit émis dans ces zones ne dépasse pas 50 à 60 dB(A) en journée et 35 - 45 dB(A) la nuit.

2.3 Eau

La consommation totale d'eau par tonne de verre produite varie considérablement. Les systèmes de chauffage avec circulation de l'eau devraient être privilégiés afin de limiter au maximum les quantités d'eau fraîche consommées par l'installation. Dans une verrerie, les opérations nécessitant les plus grandes quantités d'eau sont:

- le refroidissement des compresseurs d'air,
- le refroidissement des groupes électrogènes,
- les bains de trempe du verre flotté,
- le traitement ultérieur et le façonnage du verre par polissage, perçage, etc.

Les eaux usées recueillies dans ces zones sont refroidies et réutilisées, une partie du flux étant également détournée à d'autres fins:

- humidification du mélange vitrifiable afin d'éviter la formation de poussière ;
- refroidissement des gaz de fumées, notamment dans les électro-filtres ;
- humidification des dérivés de la chaux sur les installations de sorption par voie sèche.

La consommation d'eau moyenne d'une verrerie ne devrait pas dépasser 1 m³/t de verre produit. L'eau de refroidissement des installations de découpe et de mise en forme, des compresseurs, des groupes électrogènes le cas échéant, mais aussi l'eau des bains de trempe situés en aval des machines de production peut être souillée par de l'huile. Ces effluents aqueux doivent être débarrassés des impuretés grâce à un séparateur d'huile. En Allemagne, les effluents aqueux doivent être compatibles avec les normes minimum relatives au déversement des eaux usées dans le milieu récepteur (rejet direct). Selon ces normes, le taux de matières décantables ne doit pas dépasser 0,5 mg/Nm³ dans les eaux rejetées.

L'eau sanitaire doit être évacuée et dépolluée séparément (cf. dossier "Assainissement").

2.4 Sols

La pollution des sols et les effets nocifs pour la faune et la flore sont maintenant pratiquement exclus au voisinage des verreries modernes qui satisfont à la réglementation en vigueur sur les effluents gazeux et la poussière, en étant équipées des installations d'épuration requises, d'un système de circulation des eaux usées et d'un séparateur d'eau.

2.5 Postes de travail

Les employés des verreries peuvent être incommodés ou leur santé menacée par le bruit et, sur certains postes de travail, par la chaleur. Dans les verreries où la maintenance est correctement effectuée, les nuisances dues à la poussière sont pratiquement inexistantes. Dans certains cas spéciaux, notamment dans la fabrication de verres spéciaux, des poussières toxiques peuvent apparaître et constituer un danger pour la santé des employés.

En principe, aucun poste de travail ne devrait être soumis à une nuisance acoustique constante supérieure à 85 dB(A) dans l'enceinte de l'entreprise ; au-delà de ce seuil une protection auditive devrait être mise à la disposition du personnel ; à partir de 90 dB(A), son port devient obligatoire. Le port d'une protection auditive est obligatoire même pour des interventions de courte durée dans des zones de production très bruyantes.

Jusqu'à présent, il est techniquement impossible de capoter ou d'automatiser entièrement les machines de mise en forme, notamment les machines de mise en forme du verre creux, qui sont particulièrement bruyantes, ce qui fait que le personnel devant séjourner dans ces zones est tenu de porter une protection auditive. Les nuisances acoustiques dues aux brûleurs, aux ventilateurs et aux compresseurs peuvent être aisément évitées. D'une part, les postes de travail sont peu nombreux à proximité de ces machines, d'autre part, les postes de commande peuvent être protégés contre la poussière, la chaleur et le bruit. Lors des travaux de maintenance et de réparation, le personnel doit porter la protection auditive prévue par la réglementation et, si nécessaire, un vêtement de sécurité.

En cas d'arrêt ou de fuites inopinées d'un four, de même qu'en cas de défaillances dans le système de préchauffage, la température de l'air ambiant peut augmenter au point de devenir difficilement tolérable, car les bassins fonctionnent à des températures pouvant dépasser 1 500°C. Dans de pareils cas exceptionnels, tout travail doit obligatoirement être conduit sous surveillance. Chaque usine doit avoir à disposition des équipements de sécurité qui faciliteront l'intervention, tels des vêtements de protection thermique. Des plans d'urgence doivent être mis au point et des exercices effectués régulièrement afin que, en cas d'urgence, le personnel puisse intervenir rapidement et de façon efficace.

D'après les études les plus récentes, les fibres de verre et les fibres minérales sont soupçonnées d'être cancérogènes. Le personnel doit donc passer des contrôles médicaux réguliers qui permettront de dépister à temps d'éventuels symptômes et d'éviter les aggravations.

2.6 Ecosystèmes

Les verreries utilisent 70 à 80% de matières premières naturelles (sable, feldspath, dolomie, chaux), provenant de carrières qui ne sont généralement pas situées à proximité de la verrerie. Les sables siliceux, rarement extraits par l'usine verrière aujourd'hui, constituent 75% de ces matières premières. En Allemagne, la soude est produite artificiellement à partir de sel (NaCl) et de dioxyde de carbone extrait de calcaire. La soude peut également provenir de gisements naturels, comme c'est le cas aux Etats-Unis notamment. Les autres matières premières sont des matières brutes produites artificiellement ou des matériaux obtenus par épuration, comme les composés azotés et boriques.

La fusion d'une tonne de mélange vitrifiable demande 1,2 - 1,3 t de matières premières ; il est impossible de définir avec précision la superficie nécessaire à l'extraction des matières premières du verre, les carrières n'étant pas exploitées exclusivement pour l'industrie du verre et les hauteurs d'abattage variant considérablement d'un site à l'autre.

Une verrerie qui exploite sa propre carrière doit, dès la phase de planification, tenir compte des considérations écologiques, notamment en ce qui concerne l'eau et la nécessité future de réaménagement final du site. Les coûts d'exploitation et de remise en état doivent être inclus dans les coûts des matières premières (cf. dossier "secteur minier - mines à ciel ouvert").

Pour le choix du site d'implantation d'un atelier de production, on devra également prendre en considération les aspects écologiques. En cas d'implantation dans des zones agricoles, il faut étudier les nouvelles sources de revenus possibles pour les personnes concernées, les femmes en particulier. Outre le respect de la réglementation sur les effluents gazeux, la poussière, le bruit et l'eau, une étude portant sur les données du sous-sol, l'intégration des installations dans le paysage et l'infrastructure du site s'impose. Par infrastructure, il faut entendre ici l'approvisionnement et les possibilités de logement du personnel, les réseaux de circulation et le volume du 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.

La mise en place d'un système de recyclage pour le verre perdu contribue à réduire les besoins énergétiques de la production du verre et à désencombrer considérablement les décharges publiques. Dans le même ordre d'idée, les emballages perdus devraient être abandonnés au profit des emballages retournables.

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

Le tableau 4 donne les valeurs limites des nuisances - sources: Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" (effluents gazeux, poussière) et sur la protection contre le bruit "TA-Lärm", en vigueur aujourd'hui en Allemagne et dont les valeurs correspondent sensiblement aux seuils limites adoptés par la plupart des pays européens. Il donne également les seuils maximum allemands pour les polluants contenus dans les eaux industrielles traitées, rejetées dans les cours d'eau récepteurs.

Tableau 4
Valeurs limites de nuisances, d'après les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" et l'article 7a de la Loi sur la gestion de l'eau (WHG)

²⁾ Apparition possible en cas DCO Demande chimique d'oxygène de combustion réductrice
³⁾ Loi dans le Land de Bade-Wurtemberg MEST Matières en suspension totale

¹⁾ Echantillon composite de deux heures
²⁾ Echantillonnage

Les verreries, qui sont généralement des industries travaillant à grande échelle, sont responsables de rejets importants. Des valeurs de référence maximales de 1 800 mg de SO₂/Nm³ d'effluents gazeux devraient être prescrites afin d'éviter des charges de pollution trop élevées. Les rejets de NO_x ne doivent pas dépasser les valeurs autorisées actuellement. Il faudrait renoncer à l'affinage aux nitrates par suite des nuisances sérieuses dues à NO_x.

Le respect de ces valeurs moyennes relativement élevées n'implique pas l'installation de systèmes spéciaux de sorption par voie sèche ou humide. Pour les atteindre, on devra néanmoins mettre en oeuvre un système de régulation précis du chauffage des bassins.

Les émissions de fluor et de chlore, dont les effets nocifs peuvent causer des dommages directs, doivent être maintenues aussi faibles que possible. Une sélection judicieuse des matières premières et des combustibles, associée à un contrôle systématique du fonctionnement des brûleurs permettent de ne pas dépasser les valeurs prescrites. Un autre effet positif du respect de ces valeurs est dans bien des cas une réduction de la consommation d'énergie, et donc une rentabilité optimisée.

Les bassins ne devraient pas émettre plus de 50 mg de poussière par Nm³. Pour pouvoir respecter cette valeur, l'installation devra dans tous les cas être dotée d'un dépoussiéreur.

Pour les poussières toxiques (métaux lourds), comme le cadmium, le plomb, le fluor, le sélénium et l'arsenic, le respect des seuils prescrits est toujours impératif. Les valeurs maximales autorisées (TA-Luft) ne doivent pas être dépassées.

Pour certaines matières, le Catalogue des normes antipollution fournit des renseignements utiles pour l'appréciation de l'impact sur l'environnement.

Les directives sur les nuisances acoustiques devraient être impérativement respectées, car l'absence de dispositifs d'insonorisation ou de protection contre le bruit peut causer des lésions irréversibles parmi le personnel.

Afin de ne pas nuire à l'environnement, les entreprises doivent veiller à respecter les valeurs limites fixées pour le rejet direct dans le milieu récepteur, en particulier celles concernant les métaux lourds présents dans les effluents résiduaires.

Pour l'implantation de nouvelles verreries, notamment dans les zones où les charges polluantes sont déjà importantes, les valeurs prévues par les normes allemandes ou européennes devraient servir de référence en l'absence de réglementation nationale. Pour les installations déjà opérationnelles, des réglementations spéciales doivent être élaborées. Les paramètres définis pour les principaux polluants doivent faire l'objet de contrôles réguliers et les valeurs enregistrées être consignées afin qu'en cas d'anomalie les mesures adéquates puissent être prises rapidement (point 3.1).

Etant donné les valeurs à respecter et considérant les expériences pratiques, on peut dire que tous les fours de production du verre borosilicate, du verre au bore, au plomb et tous les bassins de fusion des verres spéciaux doivent être équipés de dépoussiéreurs. Ces systèmes de dépoussiérage et de sorption doivent être prévus dès la phase de planification.

Dans les pays où l'énergie électrique est bon marché, il est possible de concevoir les bassins de telle façon qu'ils émettent nettement moins de matières toxiques sans avoir alors à recourir à des installations coûteuses de protection de l'environnement. De tels systèmes de fusion réduiraient par ailleurs la consommation d'énergie par kg de verre produit.

3.1 Contrôle et maintenance 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 bénéficier de mesures de formation adéquates afin de pouvoir assumer toutes les tâches de contrôle requises, y compris les mesures et les échantillonnages. 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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