Les préoccupations du public et des organismes de réglementation au sujet des risques pour les eaux de surface et souterraines incitent les centrales au charbon à chercher de meilleures façons de gérer leurs déchets. WSP travaille sur une solution fondée sur l’application novatrice d’une technologie plus souvent utilisée dans le contexte de l’exploitation minière en roche dure.
L’enjeu est de résoudre l’un des problèmes les plus urgents que cause la production d’électricité à partir du charbon : empêcher la migration des contaminants (p. ex. métaux lourds) provenant des déchets de combustion. Ces matières dangereuses pour l’environnement, appelées « résidus de combustion du charbon » (RCC), sont constituées des cendres restantes après la combustion du charbon et peuvent notamment contenir de fortes concentrations de plomb, d’arsenic, de sélénium et de mercure. Les RCC sont généralement composés de cendres volantes (particules petites et légères) et de cendres résiduelles (particules grosses et lourdes).
Les RCC sont généralement stockés sous l’eau dans des bassins de rétention, ce qui a toujours été la solution la plus simple et la plus économique, surtout lorsque le bassin était situé sur le terrain de la centrale et près de l’endroit où sont produits les déchets. Ces bassins de stockage retiennent de plus en plus l’attention du public et des organismes de réglementation, surtout à cause de vieilles centrales dont le bassin de rétention n’est pas doté d’une membrane. À ces endroits, il peut y avoir migration des contaminants dans les eaux de surface et souterraines. En outre, une reconnaissance croissante du risque de rupture de barrage pousse les centrales où sont stockés les RCC dans la boue à envisager des solutions d’élimination sèche.
Utilisation de la technologie des résidus épaissis pour confiner les constituants des RCC de façon sécuritaire
La solution de WSP, qui a donné de bons résultats sur des sites d’essai, consiste à appliquer une technologie qui est utilisée efficacement dans un autre domaine depuis des décennies.
L’exploitation minière en roche dure produit une matière à grains fins qui, comme la cendre de charbon, contient des constituants préoccupants devant être isolés des récepteurs des eaux de surface et souterraines. L’assèchement des résidus et la combinaison avec un liant (p. ex. du ciment) au besoin, ainsi qu’avec d’autres réactifs, est une solution qu’utilise régulièrement WSP. La « pâte » qui en résulte, semblable à du dentifrice, peut être éliminée en toute sécurité en surface ou sous terre. Dans certains cas, les cendres volantes que contiennent les RCC présentent déjà des propriétés cimentaires et peuvent donc remplacer avantageusement les liants ajoutés.
L’un des avantages de cette pâte est qu’une fois acheminée vers un site d’élimination par conduite, elle durcit en produisant peu ou pas de perte d’eau et forme une masse ferme qui confine les métaux et autres matières problématiques. Lorsqu’elle a durci, la masse de pâte peut être éliminée à l’aide des techniques habituelles d’élimination à sec. Certains États américains ont adopté des lois qui obligent les entreprises à retirer tous les RCC des bassins et à les déposer dans des sites d’enfouissement aménagés à cette fin.
La pâte fabriquée à partir des RCC peut également être déposée dans ces sites d’enfouissement, puisqu’elle respecte des normes comme le test du filtre à peinture et d’autres exigences réglementaires.
L’élimination souterraine des résidus épaissis empêche l’affaissement du sol en surface et l’effondrement souterrain
Dans le domaine de l’extraction en roche dure, les résidus épaissis sont souvent pompés sous terre pour remplir les vides et les tunnels aménagés dans la mine. On prévient ainsi l’effondrement, ce qui permet de poursuivre l’exploitation dans la roche adjacente. La masse de pâte empêche également l’écoulement de l’eau dans la mine (l’« eau d’exhaure »), qui pourrait être contaminée par les métaux et les sels présents dans la roche et venir ensuite contaminer les eaux souterraines et de surface.
Ces deux avantages – le soutien des ouvrages abandonnés et la prévention de l’écoulement de l’eau d’exhaure – peuvent également être obtenus avec de la pâte faite de cendre de charbon. De nombreuses centrales sont situées à proximité des mines d’où provient le charbon qu’elles utilisent afin de réduire les coûts de transport. Il serait donc possible de pomper la pâte fabriquée à partir des déchets de la centrale dans les galeries abandonnées de la mine. En plus d’empêcher l’écoulement de l’eau d’exhaure, la pâte peut réduire le risque d’effondrement des galeries et de propagation à la surface à partir des vides de faible profondeur. Ultimement, cela permet de réduire ou d’éliminer le risque d’affaissement, qui est une grande préoccupation dans les régions possédant des mines de charbon.
Traitement durable des déchets liquides provenant de la production d’électricité à partir du charbon
En plus des matières solides contenant des métaux, la combustion du charbon produit des liquides comme les eaux usées de désulfuration des gaz de combustion (DGC), c’est-à-dire de l’eau qui a été utilisée pour éliminer le soufre de la cheminée d’échappement et qui contient de nombreux constituants préoccupants (CP). En outre, les eaux usées de DGC sont particulièrement difficiles à traiter selon une norme respectant les exigences réglementaires.
L’un des aspects de la production de pâte pouvant devenir un avantage est la nécessité de mélanger de l’eau aux constituants pour créer la pâte. L’utilisation des eaux usées de DGC peut aider à obtenir un produit de pâte qui présente bon nombre des propriétés du « béton romain », c’est-à-dire qui devient de plus en plus solide avec le temps grâce à la formation de minéraux secondaires qui confine les constituants préoccupants présents dans les eaux usées. Cette approche permet également de réduire l’impact environnemental associé à l’élimination de ces eaux usées et de réduire au minimum le recours à l’eau de source propre.
Surmonter les obstacles juridiques et réglementaires à l’utilisation des résidus épaissis pour les RCC
La technologie des résidus épaissis est mature et fiable, ayant fait ses preuves au fil de décennies d’utilisation partout dans le monde par le secteur minier, ainsi que par plusieurs centrales au charbon. Il existe un large éventail de fournisseurs capables de fournir l’équipement et les intrants nécessaires. Le travail de WSP sur de nombreux sites a démontré que la grande majorité des cendres de charbon et des eaux usées de DGC peuvent être utilisées pour créer un produit de pâte efficace. Du point de vue technique, il n’y a donc pas d’obstacles importants à l’utilisation de la technologie des résidus épaissis pour traiter les RCC.
Les conversations tenues avec des membres du secteur de l’énergie ainsi que les présentations auxquelles nous avons assisté dans le cadre de conférences de l’industrie démontrent que les principaux obstacles à la mise en œuvre de la solution des résidus épaissis pour les RCC sont l’incertitude sur le plan réglementaire et les préoccupations au sujet des ramifications juridiques. Lorsque les organismes de réglementation auront une meilleure connaissance de la technologie des résidus épaissis et admettront sa capacité à atténuer l’impact des RCC, les centrales disposeront d’un nouveau moyen pour gérer efficacement leurs déchets et protéger les eaux de surface et souterraines.
À propos de l’auteur
Sue Longo (B.S.C.E., MBA) est associée principale et gestionnaire de projet principale au bureau de Calgary (Alberta) de WSP. Elle compte plus de 15 ans d’expérience de projets miniers au Canada et à l’international, son travail étant axé sur les remblais et l’élimination des résidus ainsi que sur la gestion de projets de pipelines dans les secteurs des mines, de l’énergie et des sables bitumineux.
L’auteure s’est jointe à WSP via l’acquisition de Golder réalisée en 2021.
