Boues rouges

L'activité industrielle produit des boues

Les activités industrielles humaines engendrent tout naturellement un certain nombre de rejets solides, liquides ou pâteux qui, dans le cadre du respect des réglementations, font l'objet de traitements spécifiques qui les transforment en boues.

Les difficultés de stockage et les coûts de mise en décharge imposent une recherche de solutions tendant à minimiser et/ou valoriser les boues actuellement produites.

Leur gestion est, par ailleurs, soumise à des contraintes réglementaires, nationales ou européennes, ainsi qu'à des contraintes d'ordre économique ou technique.

Les solutions actuelles ou futures

Les solutions actuelles tendent à :

• réduire le volume des boues par utilisation des techniques suivantes :

  • pressage

  • séchage

  • incinération

• rendre inertes les boues par incorporation dans différentes matrices minérales soit par mélange au niveau du clinker, soit par utilisation d'un liant hydraulique.

Des solutions plus récentes permettent de :

• diminuer le volume des boues produites lors des traitements des rejets. Parmi les procédés développés, on trouve :

  • les bioréacteurs à membrane

  • les techniques électrochimiques

• valoriser les boues produites :

  • par recyclage dans les procédés de fabrication (papeterie)

  • par recyclage des constituants de la matière première (récupération de métaux nobles et de composés...)

• développer des procédés novateurs (pervaporation, techniques séparatives de pointe, oxydation par voie humide, traitement par fluides supercritiques applicables au traitement ou à la valorisation des boues...)

Procédé industriel conduisant à la formation de boues rouges

Aluminium

Introduction

L’aluminium est une industrie de grande importance économique pour le pays, la province et la région. Sa production est concentrée au Québec, à l’exception de l’usine de Kitimat en Colombie-Britannique, ce qui fait de cette province la troisième productrice mondiale devant les États-Unis et la Russie, avec une production d’environ 2 millions de tonnes par année. Au Saguenay—Lac-Saint-Jean, la main-d’oeuvre employée dans les usines de première fusion représentait 29,1 % des emplois manufacturiers directs de la région en 1991. Si l’on considère aussi les emplois associés (recherche, transbordement, exploitation des barrages), il s’agit de 7485 emplois, pour des retombées économiques directes et indirectes de 776 millions de dollars, en 1996.

Cependant, l’industrie de l’aluminium a été une source importante de pollution. Mais depuis une vingtaine d’années, elle améliore graduellement ses performances environnementales. Cette transformation se fait relativement graduellement, parce que la réduction des émissions de contaminants passe par la modification des procédés. La modification des procédés demande des investissements importants en terme de recherche et de coûts. Malgré tout, Alcan travaille à améliorer ses performances environnementales depuis les années 1970.

1. L’industrie de l’aluminium au Saguenay—Lac-Saint-Jean

L’aluminium est l’élément métallique le plus abondant du monde; il constitue environ 8 % de la croûte terrestre. Il n’existe pas à l’état pur dans la nature et se présente le plus souvent sous forme d’oxydes. La source la plus facilement exploitable d’aluminium est la bauxite, un minerai que l’on retrouve surtout dans les régions tropicales et subtropicales. L’alumine employée dans les usines canadiennes provient principalement d’Australie, d’Amérique du sud, de Jamaïque et du sud des États-Unis, de même que de l’usine Vaudreuil. On produit une tonne d’aluminium à partir de quatre à cinq tonnes de bauxite.

Il n’y a pas de gisement de bauxite au Canada. La présence des alumineries au Québec est directement reliée au faible coût de l’hydroélectricité. Les quatre usines de la région, dont celle de Laterrière (en service depuis 1989) appartiennent à Alcan (tableau 1). Elles produisent de l’aluminium de première fusion, à partir de technologies différentes (tableau 1). Quant à l’usine Vaudreuil, voisine de l’aluminerie d’Arvida, on y effectue l’extraction de la bauxite et de l’alumine, ainsi que la production de divers produits chimiques destinés aux autres alumineries ou à d’autres types de production.

Tableau 1.

Les usines d’Alcan au Saguenay–Lac-Saint-Jean

Sources: Alcan (1998), Ayotte et al (1997), Bélanger et Courtemanche (1997), Carson (1997), Gagnon et al. (1997), Savard (1989), SÉCAL (1997), SLV2000 (1996).

La production de l’aluminium comprend deux phases: la première consiste à extraire l’alumine de la bauxite par un procédé chimique et la seconde à réduire l’alumine en aluminium par un procédé électrolytique. Par la suite, l’aluminium est transformé selon l’usage auquel il est destiné.

2. Les problèmes environnementaux

La production de l’aluminium génère divers types de résidus dans l’air et dans l’eau, selon l’usine, dont certains sont des polluants importants. Heureusement, les techniques et les efforts d’assainissement ont beaucoup évolué au cours des dernières années, en particulier pour protéger la santé des travailleurs des salles de cuves et des résidants des zones urbaines environnant les usines. Cependant, il demeure beaucoup de substances toxiques utilisées lors de la production d’aluminium, dont certaines sont problématiques au plan environnemental.

2.1 Les effluents

L’eau est utilisée un peu partout dans le procédé d’extraction de l’alumine à partir de la bauxite, pour le refroidissement du métal chaud par contact direct, comme appoint pour les épurateurs, pour le refroidissement indirect des redresseurs de courant et les compresseurs, lors de la fabrication des anodes et des cathodes, pour les climatiseurs et les groupes hydrauliques et pour les usages domestiques. Cette eau peut se charger de diverses matières. Les eaux de procédés peuvent être rejetées ou traitées avant d’être réutilisées à plusieurs reprises. Les résidus ainsi récupérés sont acheminés vers des sites de traitement autorisés. Depuis quelques années, on a noté une diminution parfois importante de polluants dans les effluents à la suite des modifications et des améliorations apportées à ces usines. En voici quelques exemples:

• - Isle-Maligne: diminution de 23 % de rejets d’aluminium, 39 % des matières en suspension, 30 % des fluorures.

• - Grande Baie: Matières en suspension, huiles et graisses, fluorures, aluminium: taux faibles entre 1988 et 1995.

• - Complexe Jonquière: 95 % des HAP, 82 % de l’aluminium, 20 % des fluorures, 6 % des huiles et graisses.

• - Laterrière: 75 % de demande chimique en oxygène, 22 % des solides dissous, 20 % des fluorures, 14 % de l’aluminium et huiles et graisses de 62 %.

2.2 Les émissions atmosphériques

La production d’aluminium génère plusieurs types de polluants atmosphériques directement par le procédé ou par les opérations de manutention. Entre autres, le S02 contribue aux pluies acides et a des effets sur les plantes et les animaux. Généralement, les concentrations d’émissions rencontrées en milieu urbain respectent les normes, mais ces dernières ne tiennent pas compte des particules de petites dimensions qui sont plus facilement absorbées par les organismes vivants.

Deux méthodes sont employées pour réduire les émissions de fluorures et des autres polluants dans l’air, spécifiquement lors du procédé d’électrolyse. Dans les usines plus anciennes, l’ajout de lithium au bain électrolytique permet de diminuer la production de fluorures avant que ceux-ci soient épurés dans des épurateurs humides. Le fluorure contenu dans la liqueur des épurateurs est récupéré, lors de la fabrication de la cryolithe. Le fluorure contenu dans la liqueur des épurateurs est traité à la chaux. La liqueur est retournée au circuit d’épuration et le résiduel est mélangé aux boues rouges. Dans les usines modernes, les gaz sont captés par un système de ventilation puis sont épurés dans des centres de traitement où les fluorures se fixent à de l’alumine. Cette alumine, enrichie de fluorures, est récupérée et renvoyée dans les cuves d’électrolyse. Les centres de traitement des gaz d’électrolyse par épurateurs à sec à injection d’alumine sont efficaces à plus de 99 %. Ces épurateurs à sec peuvent être utilisés à l’atelier de pâte et à celui de la cuisson des anodes.

2.3 Les fluorures

L’aluminium est l’industrie où les émissions atmosphériques de fluorure sont les plus importantes au Canada, avec 75 % des émissions. Ces émissions concernent donc la région, à cause du nombre élevé d’usines. Comme la température est élevée à l’intérieur d’une cuve, lors de la production d’aluminium, une partie des fluorures est émise sous forme de gaz par évaporation des composés fluorés.

Ces dernières années, la concentration de fluorures dans les effluents des alumineries a diminué, avec cependant des concentrations plus élevées de la part de l’usine Vaudreuil.

2.4 Les hydrocarbures polycycliques aromatiques (HAP)

La famille des hydrocarbures polycycliques aromatiques (HAP) comprend environ une centaine de substances produites lors de la combustion incomplète de matières organiques. Une proportion importante de la population régionale, particulièrement au Saguenay, demeure exposée de façon particulière aux HAP dans l’air ambiant au voisinage de zones industrielles depuis des décennies. Cependant, l’exposition actuelle semble insuffisante pour constituer un risque pour la santé en général.

Les émissions provenant des alumineries viennent particulièrement des usines utilisant le procédé Söderberg à goujon horizontaux (Jonquière et Alma), car le nouveau procédé à anodes précuites en génère une quantité infime, pour la même quantité produite. Dans les alumineries, les sources de HAP sont les salles de cuves, les évents, l’atelier de cuisson des cathodes, l’atelier de préparation de la pâte d’anode, la cuisson des anodes et la calcination du coke. Des HAP sont aussi contenus dans les eaux rejetées par les alumineries. Les HAP émis par les alumineries régionales se retrouvent directement dans le Saguenay sous forme de rejets liquides ou indirectement par les émissions atmosphériques, avec des concentrations plus grandes dans les sédiments entre Chicoutimi et Jonquière. Cependant, lors des inondations de 1996, les niveaux de HAP ont chuté dans les sédiments de surface, suite à l’apport considérable de nouveaux sédiments. La rivière Saguenay a donc été fortement contaminée par les HAP, mais on a assisté au cours des dernières années à une diminution générale des émissions dans l’eau et l’air, à la suite de modifications de procédé, surtout depuis les années 1990.

2.5 Autres contaminants

D’autres contaminants sont rejetés dans l’eau et dans l’air par les alumineries régionales, dont le dioxyde de soufre, l’oxyde d’azote, les poussières, les particules en suspension, le gaz carbonique et les perfluorocarbones. La production et le rejet de la plupart de ces contaminants sont généralement bien contrôlés, mais des émissions au-dessus des normes sont occasionnellement décelées.

2.6 Les déchets solides

2.6.1 Les types de déchets solides

• Les boues rouges: La production d’hydrate d’aluminium génère annuellement environ 675 000 tonnes métriques de boues rouges, contenant surtout des oxydes de fer, de silicium et de titane. Jusqu’au milieu des années 1980, elles étaient entreposées dans des grands bassins de rétention qui, lorsqu’ils étaient pleins, étaient asséchés et recouverts de sols végétaux. Aujourd’hui, par un procédé mis au point et utilisé par Alcan, les boues rouges sont épaissies, ce qui accélère leur assèchement. L’empilage de cette boue épaissie requiert moins d’espace, diminue les risques d’infiltration dans le sol et les pertes et prolonge la durée de vie du site d’enfouissement.

• Les anodes et les cathodes: Les anodes et les cathodes, que l’on retrouve dans les cuves, ont des vies utiles différentes. Les anodes se consument et doivent être remplacées régulièrement par des anodes neuves. Les mégots d’anodes (anodes usées) sont nettoyés, broyés et réutilisés entièrement dans la fabrication de nouvelles anodes. Quant aux blocs de carbone qui forment les cathodes, ils doivent être remplacés après plusieurs années: ce sont les brasques. Les brasques usées sont considérées comme déchet dangereux parce qu’elles contiennent des fluorures et des cyanures lixiviables. Dans la région, elles représentent 98 % des matières dangereuses et sont aussi une source de HAP.

Jusqu’au début des années 1980, Alcan utilisait les vieilles brasques générées par ses usines du Québec comme matière première dans la fabrication de cryolite. Actuellement, les brasques (environ 20 000 tonnes métriques par année) sont entreposées au Complexe Jonquière, dans les entrepôts construient à cette fin en 1990. D’ailleurs, les quatre producteurs québécois d’aluminium travaillent à un projet d’usine de recyclage des brasques.

• Les écumes: Avant d’être coulé, le métal liquide subit un traitement afin d’en retirer les impuretés qui pourraient s’y trouver. Il se forme alors des écumes à la surface de l’aluminium liquide, qui contiennent surtout de l’aluminium et différents électrolytes et métaux d’alliage. Les écumes chaudes sont collectées et refroidies ce qui permet la récupération du métal. À leur tour, les écumes refroidies sont traitées et les impuretés sont recyclées ou enfouies. Depuis 1990, l’usine Guillaume-Tremblay traite les écumes de fonderies et les résidus servent de matière première à la fabrication de flux dans les aciéries. On y retrouve, entre autres, un résidu nommé Noval, entreposé dans une dizaine d’entrepôts dans la région. On s’en sert pour produire de l’aluminate de calcium.

• L’anydrite ou gypse: Le gypse est le résidu solide qui provient de la production de fluorure d’aluminium à l’usine Vaudreuil. Cette usine en produit annuellement environ 125 000 tonnes, qui sont utilisés pour contrôler les poussières pouvant être transportées par le vent sur les sites de dépôts des boues rouges.

2.6.2 La gestion des déchets

Dans les années 1980, Alcan utilisait 5 sites d’élimination des déchets. Ce nombre est passé à 7 en 1991 et 10 en 1997. De ces 3 derniers sites, on retrouve un nouveau site de déchets industriels, utilisé depuis 1994 par toutes les usines d’aluminium de la région, où les eaux de lixiviation sont récupérées. Il y a aussi un nouveau site de dépôt de gypse et une cellule de confinement pour les deux anciens sites d’amoncellement des brasques usées de Jonquière.

Tous ces sites ont été restaurés et font l’objet d’un suivi. Il y a un programme de rationalisation des déchets dans chaque usine, qui fait en sorte que le volume de déchets dont on doit disposer a diminué depuis quelques années. Par exemple, l’usine Grande Baie a vu son tonnage diminuer de 60 % depuis 1991. Actuellement, les déchets solides sont gérés selon leur nature.

Tableau 2.

Volume et type de résidus de certaines alumineries du Saguenay–Lac-Saint-Jean

Sources: Ayotte et al (1997), Bélanger et Courtemanche (1997), Carson et Gagnon (1997), Gagnon et al (1997).