Substances émergentes, "polluants"

183 Pages·2012·4.75 MB·French

Substances émergentes, polluants émergents
dans les déchets
Analyse et prospective
RECORD 10-0143/1A juin 2012 RECORD
ETUDE N° 10-0143/1A

SUBSTANCES EMERGENTES, POLLUANTS EMERGENTS
DANS LES DECHETS : ANALYSE ET PROSPECTIVE

RAPPORT FINAL

juin 2012

M.-A. MARCOUX, M. MATIAS, F.OLIVIER - Ecogeos

www.record-net.org
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RECORD, Substances émergentes, polluants émergents dans les déchets : analyse et
prospective, 2012, 182 p, n°10-0143/1A

(cid:57) Ces travaux ont reçu le soutien de l’ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de
l'Energie)
www.ademe.fr

© RECORD, 2012
Etude RECORD n°10-0143/1A 2
RESUME
La présence dans les produits en fin de vie, et donc dans les déchets, de substances émergentes
peut présenter des risques pour la santé, l’environnement ou pour les procédés de traitement eux-
mêmes.Ilpeuts’agirdesubstancesémergentesdans l’environnement,desubstancesdéjàidentifiées
comme à risque et interdites à l’utilisation en France, mais qui peuvent être présentes dans les
déchets de produits anciens ou dans les déchets de produits d’importation, ou de substances déjà
connues mais dont l’utilisation récente dans de nouveaux produits peut générer des problèmes
s’agissant de leur traitement futur sous forme de déchets. Une synthèse bibliographique et des
entretiens auprès d’experts à partir d’une liste pré-établie de substances (nanoparticules,
micropolluants,OGM, pesticides,résidus médicamenteux) ont permis d’évaluer les informations et les
connaissances disponibles quant à la présence de ces catégories de nouveaux polluants dans les
déchets. De manière générale, peu d’études scientifiques ont été réalisées pour évaluer la présence
de ces substances dans les déchets. L’ensemble des filières de traitement classiques est concerné
par ces nouveaux polluants, même si les filières produisant des résidus liquides (lixiviats d’ISDND,
boues de STEP) sont plus particulièrement sensibles à la présence des micropolluants. La question
spécifique des rejets diffus semble particulièrement problématique, du fait de leur quasi continuité
(pseudo-persistance) et de la grande variété de polluants présents. Des difficultés analytiques ont été
recensées quant à l’évaluation de la présence de polluants émergents dans les déchets et/ou leurs
résidus de traitement. La quantification des flux de déchets concernés ou des substances polluantes
résiduelles dans les déchets est également complexe puisqu’elle nécessite de connaitreles
concentrations dans les diverses applications ainsi que les voies de dégradation de ces substances
lors de l’utilisation du produit les contenant ou du traitement des déchets. Une analyse prospective
visant de nouvelles substances peu ou pas documentées, mais susceptibles de se retrouver dans les
déchets a également été réalisée, à travers des entretiens auprès de différents acteurs et experts
ciblés. Par ailleurs, un croisement de listes de polluants émergents établies par différents groupes
d’experts et pour différentes matrices a été réalisé et une liste de polluants émergents potentiels par
typededéchetaétéétablie.
MOTSCLES
Déchets,substanceémergente,nanodéchets,micropolluants,analyseprospective.
-------------------------------------------
SUMMARY
The presence in consumer products, and therefore in waste, of emerging substances whose
behaviour and effects are not well understood, maypresent health and environmental risks as well as
a risk for the treatment processes themselves. It may include emerging substances in the
environment, substances already identified as risky and whose use in items is prohibited in France
(but which may be present in old products waste or import products waste) or substances already
known but whose recent use in new products can cause problems for their future treatment as waste.
A literature review and interviews with experts based on a pre-established list of substances
(nanoparticles,micropollutants,GMOs,pesticides,drugresidues)wereusedtoassesstheinformation
and knowledge available about the presence of these categories of new pollutants in waste. Few
scientific studies have been conducted so far to assess their presence in waste. All conventional
treatment processes are affected by these new pollutants, although the pathways that produce liquid
residues (landfill leachate, sewage sludge) are particularly sensitive to the presence of
micropollutants.Thespecific issueof diffusereleases seems particularlyproblematic,becauseof their
near continuity (pseudo-persistence) and the wide variety of pollutants. Analytical issues were
identified in the evaluation of the presence of emerging pollutants in waste and of their treatment
residues. The quantification of waste streams involved or of residual pollutants in waste is also
complexsinceitrequiresknowingtheinitialconcentrationsinthevariousapplications,thedegradation
pathways of these substances when using the product or treating it as waste. A prospective analysis
fornewsubstances withfewornostudies,butlikelytobefoundinwaste,wasalsoconductedthrough
interviews with various chosen key experts. Moreover, a lists’ crossing of emerging pollutants
established by various expert groups and for different matrices was carried out and a list of potential
emergingpollutantsbywastetypewasestablished.
KEYWORDS
Waste,emergingcontaminant,nanowaste,micropollutant,prospect.
EtudeRECORDn°10-0143/1A 3
SOMMAIRE
INTRODUCTIONGENERALE……………………………………………………………………………………14
PHASEA:SYNTHESEBIBLIOGRAPHIQUE…..……………………………………………...……………….22
I. Objectifsetcontextedel’étude.....................................................................................................15
II. Définitiondesubstanceémergente...............................................................................................16
I.1. Définitiondesubstance/polluantémergent(e)dansuncontexteenvironnemental..............16
I.2. Applicationdelaterminologieauxdéchets...........................................................................19
III. Contextemédiatiqueetsociétal....................................................................................................20
II. Méthodologiedelasynthèse.........................................................................................................23
III. Lesnanomatériaux........................................................................................................................25
III.1. Généralitéssurlesnanomatériaux........................................................................................25
III.2. Contexted’apparitiondelaproblématique............................................................................29
III.3. Risquessanitairesdesnanotechnologies.............................................................................30
II.4Sourcesdenanodéchets.............................................................................................................34
II.5Modesdetransfert.......................................................................................................................35
II.6Modesdetraitementetvalorisation............................................................................................36
II.7MéthodesanalytiquespourlaquantificationdesNP..................................................................43
II.8Quantificationdesfluxdenanodéchets......................................................................................46
II.9Principauxenseignementssurlesnanodéchets.........................................................................49
IV. LesOGM.......................................................................................................................................51
IV.1. GénéralitéssurlesOGM.......................................................................................................51
IV.2. Contexted’apparitiondelaproblématique............................................................................53
IV.3. Sourcesd’OGM.....................................................................................................................53
IV.4. Modesdetransfertetdetraitement......................................................................................53
IV.5. Méthodesanalytiquespourlaquantification.........................................................................55
IV.6. Quantificationdesfluxderésidusd’OGM.............................................................................55
IV.7. Principauxenseignementssurlesrésidusd’OGMdanslesdéchets...................................55
V. Lesmicropolluantsémergents.......................................................................................................56
V.1. Généralitéssurlesmicropolluantsémergents......................................................................56
V.2. Contexted’apparitiondelaproblématique............................................................................58
V.3. Modesdetransfert.................................................................................................................58
V.4. Comportementdanslesfilièresdetraitementetvalorisationclassiques.............................58
V.5. Méthodesanalytiquespourlaquantificationdesmicropolluantsémergents........................67
V.6. Quantificationdesfluxdemicropolluants..............................................................................71
IV.7Principauxenseignementssurlesmicropolluantsémergents...................................................76
VI. Lesrésidusdepesticides..............................................................................................................77
V.1Généralitéssurlespesticides.....................................................................................................77
V.2Contexted’apparitiondelaproblématique.................................................................................78
V.3Sourcesderésidusdepesticides...............................................................................................78
EtudeRECORDn°10-0143/1A 4
V.4Modesdetransfert......................................................................................................................80
V.5Modesdetraitementetvalorisation............................................................................................82
V.5.1Traitementdepesticidesenquantitésconcentrées(contenusdanslesPPNU).....................82
V.5.1.1PrétraitementchimiqueavantstockageenISD....................................................................83
V.5.1.2Incinérationàhautetempérature..........................................................................................83
V.5.2Traitementdespesticidesenquantitésdiluées.......................................................................84
V.5.2.1Valorisationmatière..............................................................................................................84
V.5.2.2StockageenISDND..............................................................................................................84
V.5.2.3Incinération............................................................................................................................85
V.5.2.4Compostage,méthanisation.................................................................................................86
V.5.2.5Traitementdessolspollués..................................................................................................86
V.5.2.6Traitementdeseffluentsliquides..........................................................................................86
V.6Risquespourlestravailleursdudéchet......................................................................................87
V.7Méthodesanalytiquespourlaquantification...............................................................................88
V.8Quantificationdesfluxderésidusdepesticides.........................................................................88
V.9Principauxenseignementssurlesrésidusdepesticidesdanslesdéchets...............................89
VII. Lesrésidusmédicamenteux..........................................................................................................90
VI.1Généralitéssurlesrésidusmédicamenteux..............................................................................90
VI.2Contexted’apparitiondelaproblématique................................................................................93
VI.3Risquespourlestravailleursdudéchet.....................................................................................93
VI.4Sourcesderésidusmédicamenteux..........................................................................................93
VI.5Modesdetransfert.....................................................................................................................95
VIII. Conclusionssurlasynthèse........................................................................................................105
IX. Bibliographie................................................................................................................................106
PHASEB:SYNTHÈSEPROSPECTIVE…..………………………………………………………………….120
I. Méthodologiedelaphaseprospective........................................................................................121
II. Enquête.......................................................................................................................................123
II.1Analysedelaparticipation........................................................................................................123
II.2Analysecritiquedelaméthodeemployée(limitesdelaméthode)...........................................124
II.3Synthèsedesréponsesauxquestionnairesobtenues..............................................................124
II.3.1Phase1:Nouvellessubstancesdéjàdocumentées..............................................................125
II.3.1.1Evolutiondesfluxattendue.................................................................................................125
II.3.1.2Naturedurisqueressenti....................................................................................................126
II.3.1.3Probabilitédeprésencedanslesfilièresdetraitementdesdéchets..................................126
II.3.1.4Degrédegravité(effetspotentiels).....................................................................................127
II.3.1.5Niveaudecomplexitépressentidutraitementdedéchets..................................................128
II.3.1.6Quantitéd'informationdisponible........................................................................................128
II.3.1.7Substitutionpard'autressubstances..................................................................................129
EtudeRECORDn°10-0143/1A 5
II.3.2Phase2:Nouvellessubstancesémergentes........................................................................129
II.3.2.1Listedesubstancescitées..................................................................................................129
II.3.2.2Informationssurlessubstances..........................................................................................130
I.3.2.3Typesdedéchetsconcernés...............................................................................................131
II.3.2.4Traitementsdesdéchetsassociés......................................................................................132
III. ProjetsdeR&Dencours.............................................................................................................134
III.1Projetsrelatifsauxnanomatériauxdanslesdéchets...............................................................135
III.2Projetsrelatifsauxmicropolluantsdanslesdéchets...............................................................136
IV. Croisementdelistesdepolluants................................................................................................138
IV.1Listesconsidérées...................................................................................................................138
IV.1.1ListeREACH.........................................................................................................................138
IV.1.2ListePIC................................................................................................................................140
IV.1.3ListeduréseauNORMAN....................................................................................................140
IV.1.4ListePOP..............................................................................................................................140
IV.1.5ListeSIN2.0..........................................................................................................................141
IV.1.6ListeduprojetSCOREPP.....................................................................................................141
IV.1.7ListedelaDirectiveCadresurl’Eau.....................................................................................141
IV.1.8ListeRSDE2.........................................................................................................................142
IV.1.9Listeduplanmicropolluants2010-2013...............................................................................142
IV.1.10ListeVLEP..........................................................................................................................142
IV.2Résultatducroisementdeslistes............................................................................................143
IV.3LecasdesUSA.......................................................................................................................148
IV.4Priseencomptedecessubstancespourletraitementdesdéchets......................................149
VI. Couplagesusbtances/déchets..................................................................................................150
VI.1.Listedesubstancescitéesdanslaprésenceétude...............................................................150
VI.2.ListedesubstancescitéesdansledocECHA/REACH:substancesdelalistecandidate
présentsdansdesarticlesdeconsommation.................................................................................152
VII. Conclusionssurlaphaseprospective.........................................................................................156
VIII. Bibliographie................................................................................................................................158
CONCLUSIONGENERALE……………………………………………………………………………159
Annexe1:............................................................................................................................................163
Annexe2:Complémentd’informationsurlesPFOS:Quantificationdanslesdéchets....................165
I. Présentationdes composésperfluorés..................................................................................165
II. Contexted’apparitiondelaproblématiqueenvironnementaleetsanitaire.............................167
III. Sourcesdessubstancespolluantes....................................................................................168
IV. Modesdetraitementetvalorisation....................................................................................170
Annexe3:Questionnairesenvoyés....................................................................................................177
EtudeRECORDn°10-0143/1A 6
INDEXDESFIGURES
Figure1:Evolutiondel’efficacitédefiltrationparmatériauxfibreuxenfonctiondelatailledes
particules(d’aprèsNanoSafe,2008b)...................................................................................................32
Figure2:Evolutiondel’efficacitédefiltrationpar(a)filtresrespiratoiresélectrostatiqueset(b)filtres
HEPA,enfonctiondelatailledesparticules(d’aprèsNanoSafe,2008b)............................................33
Figure3:Fluxdeparticulesde40et80nmpassantàtraversdifférentstypesdetextiles(d’après
NanoSafe,2008b).................................................................................................................................33
Figure4:Efficacitédefiltrationdesparticulesultra-fineslorsdel’incinérationdedéchets(d’après
Burtscheretal.,2002)...........................................................................................................................39
Figure5:ReprésentationhypothétiquedesmécanismesopérantdansuneSTEP(d’aprèsBraretal.,
2010)......................................................................................................................................................41
Figure6:SynoptiquedunanoArgentissusdestextilesetdesplastiques(entonnes/an):estimation
pourl’UE25en2010(d’aprèsBlaseretal.,2008)...............................................................................47
Figure7:QuantitésdenanodéchetsgénérésauDanemarken2011(gauche)ettonnagesde
nanomatériauxdanscesnanodéchets(droite)(d’aprèsBoldrinetal.,2011).......................................48
Figure8:Produitsdetransformationprobables,pourleBPA,d’aprèsleUM-PPS.............................67
Figure9:Schémadefonctionnementd’unMSconventionneletentandem(Laprévote,mai2011)..69
Figure10:Répartitiondel’utilisationdeplastiquesproduitsen2009(PlasticsEuropeetal.,2010). 72
Figure11:Synoptiquedelaproductiond’emballagesplastiquesenFrance(t/an)(Adaptéde
l’ADEME,2009;informationssurlestonnagesissuesdelabasededonnéesADEME,2007)..........73
Figure12.Synoptiquedelavalorisationetéliminationd’emballagesenPVCetquantitésmaximales
dephtalatesattenduesenFrance(t/an)...............................................................................................75
Figure13:SourcesdesRésidusdePesticides(RP)...........................................................................79
Figure14:Motivationd’apportdesPPNU(ADIVALOR,2007)............................................................79
Figure15:Filièresdetraitementdesdéchetsdepesticides(Chambred’agricultureRhône-Alpes,
mars2011)............................................................................................................................................82
Figure16:CentresdetraitementdesPPNU(ADIVALOR,2008)........................................................83
Figure17:Tempsdedemi-viedepesticidesetdeleursproduitsdetransformationdanslesol
(d’aprèsBoxalletal.,2004)...................................................................................................................85
Figure18:Risquelorsdesmanipulationsdedéchetsassociésàchaquetypedeprocédéde
traitementdeseffluentsphytosanitaires(ADIVALORetAgencesdel’Eau,2010)...............................88
Figure19:SynoptiquedeproductiondeRM:sources,filièresdecollecteetdetraitement...............94
Figure20:PrincipedefonctionnementdelafilièredecollectedesMNU(ADEME,2009).................96
Figure21:LocalisationdesUIOMrecevantdesMNU(ADEME,2009)...............................................98
Figure22:CompositionducontenudescartonsdecollectedeMNU(ADEME,2009).....................102
Figure23:Estimationdessynoptiquededevenirdumétoprololetdel’ibuprofène(en%),d’après
BoundetVoulvoulis(2005).................................................................................................................103
Figure24:Risquesliésàlaprésencedecomposéschimiquesdansunprocessusderecyclage
(Bilitewskietal.,2011).........................................................................................................................137
EtudeRECORDn°10-0143/1A 7
INDEXDESTABLEAUX
Tableau1:ListedessubstancesémergentesduprojetNORMAN(miseàjournovembre2010)......17
Tableau2:Listedessubstancesretenuesdanslecadredecetteétude............................................23
Tableau3:Classificationdesnanomatériauxselonleurdimensionetleurforme...............................25
Tableau4:Classificationdesnanomatériauxselonleurcompositionchimique..................................25
Tableau5:Nanoparticulescourantes,leurspropriétésetusages.......................................................27
Tableau6:Nanoparticulescourantes,leurspropriétésetusages.......................................................28
Tableau7:Différentstypesdenanodéchetsetleurssources.............................................................34
Tableau8:Méthodesdeclassificationpourlesnanodéchets(d’aprèsBoldrinetal.,2011)...............35
Tableau9:Potentield’expositiondedifférentstypesdeNMlorsdelafindeviedesproduits(d’après
RossetAitken,2010aetbetRossetAitken,2011).............................................................................37
Tableau10:Technologiesdemesuredesnanoparticules(NP)dansl’air...........................................44
Tableau11:Technologiesdemesuredesnanoparticules(NP)danslessolsetmatricessolides
(d’aprèsNowacketBucheli,2007)........................................................................................................45
Tableau12:EstimationdesproportionsdeNPtraitéesparlesdifférentsmodesdetraitementde
déchetsauxU.S.A.(d’aprèsGottschalketal.,2009)...........................................................................46
Tableau13:Exemplesindicatifsd’applicationsconnuesdesnanotechnologies.................................52
Tableau14:TraitementdesdéchetsOGMenfonctionduniveaudeconfinement(adaptéde
Cornillon,2006;Directive2009/41/CE)................................................................................................54
Tableau15:Évolutiondunombredesitesdedisséminationvolontairedansl’environnementde2003
à2007(www.ogm.gouv.fr,consultéenmai2011)................................................................................55
Tableau16:Exemplesdemicropolluantsémergents(nonexhaustif),leursusagesetpropriétés......57
Tableau17:PEdétectésdansleslixiviats(d’aprèsBertanzaetPedrazzini,2005)............................60
Tableau18:Tableaudesynthèsedeladégradationdesmicropolluantsorganiquesendigesteur
anaérobie(tableaunonexhaustif,d’aprèsCouturieretal.,2009)........................................................61
Tableau19:ComparaisonentrelestechniquesdeLC/MSlesplusfréquentes(adaptédeIbáñezet
al.,2006;Sanchoetal.,2006;PetrovicetBarceló,2006;Kraussetal.,2010).................................70
Tableau20.EstimationdelaquantitémaximaledephtalatesissusduPVCdanslesfilièresde
valorisation/traitementdedéchets(ent/an)..........................................................................................75
Tableau20:Guidedeclassementdespesticidespargroupechimique(MDDEP,2007)...................77
Tableau21:Catégoriesd’EVPPenfonctiondeleursformesetcontenance......................................80
Tableau22:Influencedelatempératured’incinérationsurladestructiondepesticides,en% de
m
dégradation (d’aprèsKennedyetal.,1969).........................................................................................84
Tableau24:Procédésdetraitementdeseffluentsphytosanitairesreconnuscommeefficacesparle
MEDDTL(2011)....................................................................................................................................87
Tableau25:Chiffres-clésdelacollectededéchetsdepesticides,d’aprèslesrapportsd’activité
d’ADIVALOR(de2005à2009).............................................................................................................89
Tableau26:Classesdesubstancesmédicamenteusesidentifiéesdansleseauxetnomdesprincipes
actifscorrespondants(d’aprèsANP,2008)...........................................................................................91
Tableau27:Modesd’éliminationdesMNUenfonctiondutypedemédicament(d’aprèsBoundet
Voulvoulis,2005)...................................................................................................................................97
Tableau28:Tauxd’éliminationdesRMenSTEP,d’aprèsBoundetVoulvoulis(2005)...................101
Tableau29:Exemplesd’estimationdesfluxdeRM,d’aprèsBoundetVoulvoulis(2005)................102
Tableau30:Personnescontactéespardomained’expertiseettypedequestionnaireenvoyé........122
Tableau31:Récapitulatifdesquestionnairesenvoyésetréponsesobtenues..................................123
Tableau32:Evolutiondesfluxattendueparcatégoriedesubstances..............................................125
Tableau33:Evolutiondesfluxattendueparsubstance....................................................................125
Tableau34:Naturedurisqueressentiparcatégoriedesubstance..................................................126
Tableau35:Probabilitédeprésencedesdifférentescatégoriesdesubstancedanslesfilièresde
traitementdesdéchets........................................................................................................................127
Tableau36:Degrédegravitéliéàlaprésencedesdifférentessubstancesdanslesfilièresde
traitementdesdéchets........................................................................................................................128
Tableau37:Niveaudecomplexitédutraitementdesdéchetsliéàlaprésencedesdifférentes
substances..........................................................................................................................................128
Tableau38:Niveaud’informationdisponible.....................................................................................129
Tableau39:Propositionsdesubstitution...........................................................................................129
Tableau40:Listedenouvellessubstancesémergentescitées.........................................................130
Tableau41:Informationssurlesnouvellessubstancesémergentes................................................131
Tableau42:Présencedesnouvellessubstancesémergentesdanslesdéchets..............................132
Tableau43:Impactdelaprésencedecessubstancessurletraitementdesdéchets.....................133
Tableau44:ProjetsdeR&Dencourssurlesnanomatériauxetlesmicropolluantsémergents.......134
Tableau45:ListedecomposésétudiésdanslecadredeRiskcycle(Bilitewskietal.,2012)...........136
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Tableau46:Récapitulatifdeslistesdenouvellessubstancesconsidérées......................................138
Tableau47:Listedétailléededioxinesetfuranescitées...................................................................145
Tableau48:Récapitulatifdessubstancescitéesdans7,6et5listes................................................146
Tableau49:Récapitulatifdesubstancescitéesdans5listes............................................................147
Tableau50:Listedecomposéschimiquesprioritairesdel’USEPA
(http://www.epa.gov/epawaste/hazard/wastemin/priority.htm)............................................................148
Tableau51:RéductiondesémissionsdecomposésprioritairesauxUSAentre2007et2010........149
Tableau52:ListedesubstancescitéesdansledocumentRECORDparcatégoried’article...........150
Tableau53:Listedesubstancestrèspréoccupantes(SVHC)citéesparl’ECHAdansdesarticlesde
consommation(d’aprèsECHA,2012).................................................................................................154
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