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La fusion a lieu dans des cubilots (fours à cuve) et des fours de fusion électrique. Cette opération s'accompagne d'émissions de gaz comportant du monoxyde de carbone, de l'anhydride sulfureux, des composés fluorés, des oxydes d'azote et, de façon temporaire au moment de la coulée, du phénol, de l'ammoniac, des amines, des composés cyanurés et des hydrocarbures aromatiques (traces).

Dans les fonderies, on est confronté au problème des dégagements de poussières, notamment lors des travaux de préparation du sable et des noyaux pour le moulage, de la confection de ces moules et noyaux, de la coulée, du refroidissement des pièces, du démoulage et du traitement de surface des pièces moulées, appelé ébarbage. Moyen éprouvé pour réduire l'émission de poussières, les filtres à tissu permettent d'abaisser à moins de 10 mg/m³ la concentration en poussière dans les gaz sortant des installations de dépoussiérage des postes de préparation du sable. La séparation optimale des poussières fines au moyen de filtres à tissus peut d'ailleurs contribuer à limiter l'émission de produits toxiques tels le nickel, au cours de l'ébarbage.

Les poussières produites par la fusion dans les cubilots sont recueillies à l'aide de dépoussiéreurs humides ou de séparateurs filtrants. Dans le cas des cubilots à vent froid au débit de fusion inférieur à 10 t/h, les dépoussiéreurs humides se voient de plus en plus remplacer par des filtres à tissu avec séparateurs primaires, ce système permettant de limiter à moins de 20 mg/m³ les concentrations en poussière restant dans les gaz traités. Quant à l'absorption sèche à l'aide de chaux hydratée, elle permet de limiter l'émission de fluorures .

Il importe que les gaz émis soient captés systématiquement à toutes les phases du cycle de travail, y compris lors du soufflage et de la fusion.

Sur les cubilots à vent chaud aux débits supérieurs à 10 t/h, les dépoussiéreurs humides ont pu être optimisés de façon à limiter les concentrations en poussière, en combinaison avec des mesures primaires (inhibition) au niveau du four, à 20 mg/m³, même dans la phase de soufflage et la phase de fusion.

Les fours à induction à creuset sont employés de plus en plus couramment ; sur ce type de four, les gaz émis au niveau de l'ouverture du creuset sont captés par un système d'aspiration. Un hall de chargement fermé contribue également à réduire les émissions.

Dans le cas des fours électriques, qui dégagent beaucoup moins de poussières que les cubilots, les quantités de poussière émises peuvent être limités à 20 mg/m³ au moyen de séparateurs filtrants. En raison de la forte proportion de ferrailles récupérées, mélangées à de l'huile, de la peinture et des matières plastiques, il y a également émission d'acide chlorhydrique, de suie et de traces de composés organiques (dioxines ?). Le cas échéant, il faudra avoir recours à un laveur par voie humide hautement performant.

Dans les fonderies réalisant de petites pièces sur la base des procédés en boîte chaude, en boîte froide et du procédé Croning, les travaux dégagent des substances à odeur forte telles le formaldéhyde, les phénols et l'ammoniac. Incommodants par leur odeur, ces produits présentent en outre des risques pour la santé. On soupçonne le formaldéhyde et l'ammoniac en forte concentration d'avoir des effets cancérogènes. Il est donc indispensable de prendre des mesures pour limiter le dégagement de telles substances. Elles peuvent consister par ex. en un lavage à contre-courant dans une solution d'acide phosphorique. Les bains de lavage sont traités de façon répétée et remis en circuit.

Les gaz dégagés lors de la fabrication des noyaux, mélange des sables, séchage et durcissage compris, comportent des composés organiques. Les effluents gazeux sont à épurer au moyen de laveurs par voie humide, la part des amines devant être ramenée à moins de 5 mg/m³.

Le mélange de boue et d'eau issu du dépoussiérage humide, qui peut contenir des substances à risques telles le cadmium, le plomb et le zinc sera neutralisé. Les matières solides précipitées au cours de ce traitement sont extraites de l'eau par sédimentation. L'eau de lavage est remise en circuit. Avant la mise en décharge de ces sédiments qui sont susceptibles de contenir, outre les métaux lourds mentionnés ci-dessus, des phénols et des agglomérants employés pour les sables de moulage, on vérifiera s'il y a un risque de lessivage. Dans l'affirmative, les résidus en question devront subir un traitement adéquat avant leur mise en décharge. En modifiant quelque peu les techniques de procédé, il est possible de transformer en vapeur une partie du flux des eaux usées et de fermer pratiquement le circuit des eaux usées. Ceci permet de réduire considérablement les quantités d'eau de lavage requises.

Les moules sont réalisés en sable de moulage additionné d'env. 4 à 10 % de liant (argiles, ciment, matières organiques, matières plastiques durcissables, carbonate de sodium, verre soluble etc.). En règle générale, les moules ne sont utilisés qu'une seule fois, puis brisés. Les sables usagés récupérés subissent un traitement qui leur permet d'être à nouveau mélangés aux sables des moules agglutinés à l'argile.

Dans les fonderies, le niveau de puissance acoustique peut atteindre 120 dB(A). Comme sources de bruit, on citera notamment les opérations de chargement, de mélange, les systèmes de dépoussiérage, les postes d'ébarbage, la préparation des sables, les équipements de manutention et les ventilateurs. Pour diminuer le bruit, on aura recours à des ateliers fermés, à l'installation de ventilateurs dans des locaux fermés, ainsi qu'à des amortisseurs au droit des entrées et sorties d'air. Les mesures d'insonorisation des machines sont particulièrement nécessaires dans les ateliers de moulage, de noyautage et d'ébarbage, afin de diminuer les nuisances sonores aux différents postes de travail. Aux postes de travail, les niveaux de bruit mesurés pour un poste de huit heures se situent à 106 dB(A) pour le moulage, à 99 dB(A) pour la fabrication des noyaux et à 103 dB(A) pour l'ébarbage. Les principales sources de bruit sont: les machines à mouler par secousses, les tamis vibrants, les transporteurs vibrants, les machines d'ébarbage, les outils pneumatiques à percussion, les meuleuses, ventilateurs, compresseurs et installations de manutention.

Parmi les mesures de lutte contre le bruit sur les lieux de travail, on compte notamment l'encoffrement des machines bruyantes, leur isolation des autres zones des ateliers et la suppression des machines à conduite manuelle. Le port d'une protection auditive devrait aller de soi, mais il est indispensable aussi de contrôler si cette précaution est toujours prise.

Dans les forges, les fours émettent des effluents gazeux. Pour maîtriser ces effets, on peut employer les gaz comme combustibles. En ce qui concerne les eaux usées et les déchets, on appliquera aux forges la réglementation en vigueur pour toute entreprise industrielle.

Dans un atelier de forge équipé de 6 marteaux pilons par ex. (énergie de percussion 6 à 13 MNm), le niveau de puissance acoustique est de 112 dB(A). Les fours, ventilateurs, etc. créent déjà une base sonore entre 90 et 100 dB(A). A cela viennent s'ajouter les bruits impulsionnels des machines de forge, les marteaux-pilons étant plus bruyants que les presses mécaniques et hydrauliques. Il est très important de respecter un éloignement jusqu'aux prochaines zones d'habitation. Cette distance devra être déterminée et prise en compte dès le stade de planification des établissements, dans la mesure où les nuisances ne peuvent être ramenées à un niveau supportable par des mesures adéquates au sein de l'entreprise. Aux postes de travail où le forgeage se fait au moyen d'un mouton (masse tombante de 1500 kg), le niveau sonore maximal est de 120 dB(A) et il se situe à 97 dB(A) aux postes équipé d'un marteau-pilon électrique (masse tombante de 275 kg). En général, le niveau acoustique à l'intérieur d'un atelier de forge dépasse 90 dB(A).

Parmi les moyens de lutte contre le bruit, citons la réduction de l'énergie liée aux bruits solidiens par modification du déroulement des opérations, les mesures visant à limiter la propagation de l'énergie due aux bruits solidiens, le capotage des ouvertures des locaux de travail, la réduction des bruits dûs à la commande pneumatique, le montage d'amortisseurs sur les conduites de détente d'air et l'emploi de buses spéciales pour le décalaminage. Le port de protections auditives devrait être obligatoire et faire l'objet de contrôles réguliers.

Outre les émissions sonores, le forgeage s'accompagne également de vibrations. Pour limiter ces effets, on prévoiera, dès la phase de planification, des massifs de fondation appropriés, complétés par un système d'isolation contre les vibrations. Dans le voisinage, les vibrations doivent rester en dessous du seuil de perception.

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

La production de fer et d'acier comporte des activités polluantes appelant des mesures très rigoureuses quant à la prévention des émissions et aux systèmes de lutte contre la pollution de l'air. Il s'agit en premier lieu d'épurer les poussières contenant des substances préjudiciables tant aux personnes qu'à l'environnement, telles le plomb, le cadmium, le mercure, l'arsenic, le thallium, au moyen de dispositifs de séparation hautement efficaces. Il est possible aujourd'hui de dépoussiérer non seulement les sources d'émission primaires, par ex. les installations de frittage, mais également les sources secondaires telles les ateliers de coulée à hauts fourneaux. En ce qui concerne les émissions de gaz, on veillera en particulier à limiter le monoxyde de carbone et l'anhydride sulfureux ainsi que les oxydes d'azote et les composés fluorés.

Le respect des seuils d'émission admissibles et l'efficacité des installations d'épuration des fumées devront être contrôlés sur la base de mesures régulières. On analysera également à intervalles réguliers les poussières dégagées pour déterminer la présence de métaux lourds. Au moment de la mise en service des installations, on procèdera aux mesures nécessaires afin de vérifier si les valeurs prévues dans le cadre de l'étude des équipements coïncident bien avec les valeurs effectives obtenues dans la pratique. En cas de divergences, on rectifiera les prévisions et on prendra des mesures supplémentaires de réduction des émissions.

Les standards applicables en Allemagne aux émissions et aux nuisances figurent dans les Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" ainsi que dans l'ordonnance relative aux appareils de chauffe de grande capacité. Aux Etats-Unis, les directives et standards applicables à l'industrie du fer et de l'acier ont été publiées par l'Agence de Protection de l'Environnement - EPA (Environmental Protection Agency).

Les directives de l'Association des ingénieurs allemands VDI fournissent des descriptions détaillées concernant la mesure des émissions et nuisances générées. Les équipements de mesure proposés par les constructeurs devront faire l'objet d'un examen critique quant à leur robustesse, aux possibilités de détection des défauts et à la facilité de maintenance. On veillera par ailleurs à passer des contrats d'entretien avec les fournisseurs. Des appareils de mesure à fonctionnement permanent devraient être mis en oeuvre pour la détermination des teneurs en poussières, de l'anhydride sulfureux, des composés fluorés et des oxydes d'azote (par ex. sur les installations de frittage et dans les aciéries).

La réutilisation de l'eau et le recours à des systèmes fermés de refroidissement par eau permet de réaliser des économies et d'obtenir un taux de recyclage élevé dans les usines métallurgiques. Ceci nécessite toutefois des installations efficaces de traitement de l'eau.

Les eaux usées déversées dans le milieu récepteur doivent répondre en Allemagne à certaines exigences d'ordre général et à des exigences spécifiques en fonction du type d'atelier visé. Les paramètres en question devraient être mesurés au point de déversement des eaux épurées dans le milieu récepteur. Les installations d'épuration pour effluents gazeux et eaux usées ne peuvent remplir correctement leur fonction que si elles sont utilisées et entretenues comme il se doit. Il est indispensable de disposer à cet effet des notices d'utilisation, de maintenance et d'entretien correspondantes.

Pratiquement tous les procédés utilisés pour la production de fer et d'acier se présentent comme des sources de bruit plus ou moins intense. Si les mesures de lutte contre le bruit sont insuffisantes, la propagation des sons peut provoquer des nuisances au voisinage des usines. Pour déterminer et apprécier les nuisances pour le voisinage, on se réfèrera pour l'Allemagne aux prescriptions des Instructions Techniques sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft" et aux directives du VDI. Les nuisances sonores sont évaluées par rapport à des valeurs approximatives de référence, échelonnées selon la nature des zones concernées, la durée des nuisances subies et les périodes de la journée. Il existe également des directives permettant d'évaluer les effets du bruit sur les lieux de travail.

Au sein des usines sidérurgiques, il est vivement recommandé de désigner, comme c'est le cas en Allemagne, des délégués aux problèmes de l'environnement, dont les fonctions seraient indépendantes du domaine de la production. Ces délégués ont pour tâche principale de veiller au développement et à la mise en oeuvre de procédés répondant au mieux aux impératifs de l'environnement. Le contrôle du respect des prescriptions législatives et sujétions administratives relatives à l'environnement fait également partie de leurs attributions et obligations.

Pour chaque poste de travail spécifique, les mesures de sécurité du travail et les contrôles qui s'y rattachent sont à consigner dans un manuel. A ce sujet, on trouvera des indications utiles dans les prescriptions de l'association professionnelle des métiers de la métallurgie. Pour effectuer les contrôles nécessaires, on désignera un délégué à la sécurité, qui sera assisté par des spécialistes des techniques concernées. On prévoiera également un médecin pour le suivi médical des travailleurs.

4. Interactions avec d'autres domaines d'intervention

L'aménagement d'un complexe sidérurgique est lié à la consommation d'espace, non seulement pour l'enceinte de l'usine même, mais aussi pour les voies de communication qui s'y rattachent. Avant de mettre en place les installations de production, on veillera à recueillir toutes les données concernant les effets des opérations nécessitées par l'implantation de l'usine sur l'équilibre naturel de la région et les charges polluantes préexistantes dans les sols, les eaux souterraines et les eaux de surface. On veillera en outre à respecter une distance suffisance jusqu'aux prochaines zones d'habitation. Pour plus de détails, on se reportera au dossier "Planification de la localisation des activités industrielles et commerciales".

Les usines métallurgiques se caractérisent par leur production de masse, pour laquelle elles nécessitent de grandes quantités de matières premières. Parmi ces matières premières figurent notamment les minerais, le coke et la castine. La production d'1 t d'acier brut requiert normalement 450 à 500 kg de coke et de fuel, 250 kg de castine et 5 m³ d'eau.

La consommation spécifique totale d'énergie d'une usine sidérurgique intégrée par ex. tourne autour de 20 GJ par tonne d'acier brut. Une telle usine intégrée regroupe les installations de frittage, le haut fourneau, la cokerie, l'aciérie, les trains de laminoirs et la centrale électrique, toutes ces activités étant interdépendantes sur le plan énergétique. Le gaz de gueulard en l'occurrence est employé dans toutes les unités de production. Il peut être enrichi de gaz de convertisseur, de gaz des fours à coke ou de gaz naturel pour augmenter son pouvoir calorifique. La centrale électrique assure l'approvisionnement en courant et en vapeur. En règle générale, les chaudières fonctionnent elles aussi au gaz, par ex. au gaz de gueulard. Les brûleurs sont du type polycombustibles et peuvent utiliser indifféremment gaz de gueulard, gaz de four à coke ou fuel domestique. La propre production d'électricité est complétée par des prélèvements sur le réseau public. Les chaudières de récupération dont est dotée l'aciérie contribuent à la production de vapeur.

Dans le cas d'une usine intégrée, les interactions avec d'autres domaines sont les suivantes:

- Les matières premières nécessaires (minerais, charbon, castine) sont produites dans le cadre d'exploitations minières souterraines et à ciel ouvert (cf. dossiers "Secteur minier - Exploitations à ciel ouvert" et "Secteur minier - Exploitations souterraines").
- Les minerais doivent subir un traitement préparatoire (voir dossier "Secteur minier - Préparation et transport").
- Le transport des matières premières et des produits élaborés suppose de bonnes voies de communication (canaux, voies ferrées ou routes). Pour la préservation de l'environnement, les transports devraient se concentrer sur la navigation fluviale et les chemins de fer. Dans tous les cas, il faut prévoir d'importantes disponibilités en ce qui concerne les transports, même si le site de l'usine à été choisi pour la proximité des minerais, du charbon ou des centres de consommation.
- Le coke employé dans les hauts fourneaux est fourni par une cokerie. Pour l'appréciation des effets sur l'environnement liés à la fabrication du coke, on se reportera au dossier cokeries, installations de gazéification de charbon, production et distribution de gaz.
- L'eau doit être disponible en quantités suffisantes pour les circuits de refroidissement. Afin d'éviter les répercussions négatives de trop grands prélèvements dans les nappes souterraines ou les eaux superficielles, les circuits seront complétés par un système extensif d'épuration interne des eaux usées et des eaux de refroidissement. La consommation en eau doit s'orienter d'après le plan de gestion globale des ressources en eau.
- Les effectifs d'une usine métallurgique étant relativement importants, il est possible de voir s'installer un bon nombre d'ouvriers à proximité de leur lieu de travail. De ce phénomène de colonisation peuvent résulter des problèmes de pénurie d'eau, de traitement insuffisant des eaux usées et l'apparition de décharges non contrôlées. Par ailleurs, les émissions engendrées par les usines peuvent alors constituer des nuisances pour les zones d'habitation qui ont vu le jour à proximité.
- Les chaufourneries, les cimenteries, les usines produisant des ferro-alliages, les installations de production d'énergie et les usines qui revalorisent les scories et poussières sont autant de secteurs industriels travaillant en association directe ou indirecte avec l'industrie du fer et de l'acier. Les installations et les établissements mentionnés sont caractérisés par des risques considérables sur le plan de la pollution atmosphérique. Pour plus d'informations, on consultera les dossiers relatifs à l'environnement correspondants.
- Pour les résidus et déchets non valorisables issus des procédés métallurgiques, y compris les débris de décrassage des fours, il faudra prévoir une décharge, qui, dans certains cas, sera réservée uniquement à cet usage. L'évacuation sélective de ces produits se fera selon des critères écologiques à définir (dossier "Elimination des déchets dangereux").

5. Appréciation récapitulative de l'impact sur l'environnement

L'implantation de nouvelles usines de production de fer et d'acier sur des sites restés industriellement inexploités jusque là s'accompagne d'une altération des zones en question. Les incidences négatives sur l'environnement peuvent être limitées si l'on opte pour des sites dont la susceptibilité est relativement faible et qui ne sont pas décisifs pour le maintien de l'équilibre naturel régional.

Les charges polluantes engendrées par la production de fer et d'acier et leurs technologies connexes se présentent sous la forme de déchets, de bruit et de vibrations et affectent l'air, l'eau, les sols, la flore et la faune.

En ce qui concerne les problèmes de poussière, il existe des séparateurs hautement efficaces permettant de limiter les émissions. Il importe néanmoins de contrôler systématiquement le bon fonctionnement de ces séparateurs au moyen d'appareils de mesure appropriés. Une grande partie des poussières séparées pouvant être réintroduites dans le processus, il serait souhaitable de disposer d'installations d'épuration des gaz hautement efficaces non seulement pour des motifs écologiques, mais aussi économiques. L'attention se porte également de plus en plus sur les sources de poussière diffuses, par ex. les locaux de travail. Il existe ici aussi des systèmes de captage éprouvés permettant d'éliminer ces poussières. Quoi qu'il en soit, les émissions de poussières restent relativement élevées au voisinage des complexes sidérurgiques. Si l'épuration poussée des gaz résiduaires permet de limiter les nuisances, les émissions totales de poussières d'une usine sidérurgique atteignent tout de même 1 à 3 kg par tonne d'acier brut produit, selon le nombre d'étages du procédé et l'ampleur des mesures de réduction des poussières au niveau des sources diffuses. La valeur de 1 kg/t correspond au meilleur résultat que l'on puisse atteindre. On vérifiera dans chaque cas particulier dans quelle mesure les charges polluantes de métaux lourds phytotoxiques et zootoxiques - notamment le zinc, le cuivre, le chrome, le nickel et le plomb - peuvent nuire à une exploitation agricole des sols au voisinage de l'usine, compte-tenu des effets à long terme des dépôts répétés et de l'accumulation des métaux dans les sols. Par le biais de la chaîne alimentaire, les métaux lourds présents dans le sols et les plantes, et en particulier le cadmium et le mercure, peuvent avoir des répercussions néfastes sur la santé des personnes consommant les produits agricoles des zones concernées. On veillera donc à instaurer le plus tôt possible un dialogue avec les groupes de population concernés, afin de prévenir les conflits potentiels et éventuellement de planifier de nouveaux emplois à titre de mesures compensatrices (voir à ce sujet le Catalogue des normes antipollution).

Les charges polluantes résultant d'un projet d'usine sidérurgique se traduisent par des risques supplémentaires pour la santé, par ex. pour les enfants et les femmes (notamment pendant la grossesse). Il faudra donc mettre en place des services de soins médicaux suffisants dans la région d'intervention.

Certaines mesures de lutte contre la pollution atmosphérique ne font en fait que déplacer les problèmes. C'est le cas par ex. lorsque les résidus recueillis ne se prêtent pas à une revalorisation. La revalorisation des poussières, boues et gaz et de l'énergie que renferment ces matières constitue un préalable essentiel à la compatibilité d'un projet avec les impératifs de la préservation de l'environnement.

Cet objectif peut être atteint. Pour les matières dépourvues de possibilités de valorisation, on choisira la technique de mise en décharge répondant le mieux aux critères écologiques de l'élimination des déchets.

Bien que l'évolution des technologies de production dans la métallurgie ait induit des besoins élevés en eau, on parvient toutefois à limiter la consommation des installations grâce à une réutilisation multiple - jusqu'à 80% - et des circuits de refroidissement fermés. Les exigences envers l'épuration des eaux usées chargées de métaux lourds demandent à être révisées à la lumière des récents développement techniques.

Grâce à des mesures généralisées de lutte contre le bruit, il est possible de réduire le niveau sonore régnant dans les ateliers et à proximité des bâtiments. Pour la protection des personnes résidant dans les environs, on prévoiera une distance suffisante entre l'usine et les zones d'habitation du voisinage.

Sur les vieilles installations des anciens complexes sidérurgiques, les possibilités de réduction des émissions à un niveau conforme à l'état actuel des techniques résident dans une certaine modernisation écologique. Il s'agit de remplacer les anciens convertisseurs par des convertisseurs moins polluants et par des fours électriques et d'introduire les techniques de la coulée continue dans des formats proches des produits finis. Dans le domaine des techniques d'épuration des gaz résiduaires et des effluents, l'emploi de séparateurs multiétagés, de séparateurs fins et le captage d'émissions diffuses est possible également sur les installations anciennes. La réduction des nuisances imputables aux installations anciennes passe également par une valorisation accrue des déchets et par la réutilisation ou le recyclage de l'eau industrielle. Pour ce qui est de la lutte contre le bruit néanmoins, la mise en oeuvre ultérieure des mesures adéquates sur des équipements préexistants s'avère plus difficile à réaliser.

6. Bibliographie

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