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21 mar
21/mar/2019

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Le mâchefer, un matériau prometteur 

Le mâchefer est le résidu de l'incinération du charbon ou des déchets dans les usines d'incinération. Le mâchefer de charbon, moins complexe à traiter car issu d’une seule matière première, est utilisé depuis des années dans la composition de ciment ou de béton. Le mâchefer issu de la combustion de déchets est, quant à lui, bien plus complexe à retraiter. Entretien avec Denise Blanc, spécialiste en mâchefer depuis 2010 et enseignante-chercheuse au laboratoire Déchets Eaux Environnement Pollutions (DEEP) de l’INSA Lyon depuis 2002.

Quels sont les avantages de ce matériau ?
Le mâchefer présente trois avantages majeurs. Tout d’abord, ses excellentes caractéristiques géotechniques font de lui un matériau utilisable pour de nombreuses applications du BTP. Nous produisons chaque année, trois millions de tonnes de mâchefer. Deux millions sont transformées en grave, matériau utilisé en sous-couche de voirie, tandis que l’autre tiers est enfoui dans des décharges. Nous pourrions utiliser cette matière première plutôt que de continuer à extraire des minéraux naturels dans les carrières, disponibles en quantité limité. Pour finir, le mâchefer est produit de façon uniforme sur l’ensemble du territoire en fonction des centrales d’incinération. Les coûts liés au transport seraient donc moindre que ceux des minerais issus des carrières. 

Quelles problématiques posent l'utilisation du mâchefer ?
Contrairement au mâchefer de charbon, le mâchefer issu de l’incinération des déchets est composé non pas d’un seul élément, mais bien de l’ensemble des éléments du tableau périodique de Mendeleïev. En effet, tous les déchets non recyclables sont incinérés : vélos, plastiques, éviers en céramique, poêles, etc. Depuis novembre 2011, un arrêté plus sévère que celui de 1994 réglementant les mâchefers, a réévalué la composition du mâchefer et les taux d’éléments le composant. Par exemple, la quantité en plomb a été divisée par dix et de nouveaux éléments sont à mesurer, comme le baryum, le zinc, le nickel ou encore le chlorure. Ces contraintes réglementaires rendent le mâchefer plus difficilement utilisable.
Une autre problématique est la réticence des acteurs publics à vouloir utiliser ce matériau. En effet, ayant le statut de déchet non dangereux et non pas le statut de déchet inerte, les collectivités ne veulent plus l'utiliser sous leurs routes. Ils préfèrent s’orienter vers d’autres matériaux (béton, grave de charbon), mieux connus en termes de composition.

Quel rôle joue le laboratoire DEEP ?
Le laboratoire DEEP existe depuis 40 ans et est spécialisé dans la caractérisation chimique et minéralogique des eaux et déchets solides. En lien avec le Département Génie Civil et Urbanisme (GCU) ou le laboratoire MATEIS, une équipe de chercheurs travaille depuis 20 ans sur les mâchefers afin de mieux les caractériser, connaître leur évolution chimique dans le temps, éviter leur mise en décharge et vérifier qu’ils ne soient pas dangereux pour l'environnement. Nous travaillons actuellement avec deux autres chercheurs sur deux solutions :

  • Extraire les métaux du mâchefer. Lorsqu’un mâchefer est composé, par exemple, d’aluminium, il aura tendance à gonfler et se fissurer avec le temps. Nous essayons donc de retirer les métaux présents dans le mâchefer pour le rendre plus stable et non toxique. Nous travaillons également en anticipation d’une nouvelle directive européenne qui imposera de recycler un certain pourcentage de métaux dans tous les matériaux produits. 
  • Trouver une autre utilisation. Actuellement, par son statut de déchets, le mâchefer n’est utilisé qu’en soubassement de routes. Nous travaillons sur la possibilité de l’introduire dans d’autres matériaux comme du béton ou du ciment. Une thèse est en cours au laboratoire DEEP pour trouver des solutions pour rendre le béton fabriqué avec du mâchefer plus performant : composition, traitement thermique, lavage chimique… En effet, les bétons avec du mâchefer ont de moins bonnes propriétés que les bétons traditionnels. Règlementairement cette solution n’est pour le moment pas exploitable car le mâchefer a encore un statut de déchets, mais si nous arrivons à produire un mâchefer qui ne soit pas considéré comme un déchet nous ouvrons la voie à de nombreux autres usages !

Et quel avenir voyez-vous pour le mâchefer ?
Le mâchefer est un matériau qui intéresse de nombreux pays car il est produit dans le monde entier et permet une certaine indépendance vis-à-vis des pays producteurs de matières premières. Les Pays-Bas, pays avec une faible quantité de carrières, ont par exemple déjà ouvert l’utilisation du mâchefer pour d’autres applications qu’en sous couche des routes. Plus proche de chez nous, des étudiants de l'École Nationale Supérieure d'Architecture de Lyon (ENSAL) ont réalisé un projet de fin d’études pour concevoir du mobilier urbain avec du mâchefer. En lien avec le Grand Lyon et les Grands Ateliers, ils travaillent sur la réintégration de ce matériau dans nos usages quotidiens. Au sein même de l’INSA, des collègues chercheurs essayent d’utiliser le mâchefer pour traiter les biogaz à la place du charbon actif. Bref, le mâchefer a un bel avenir devant lui !