Depuis une dizaine d’années, les incendies et les départs de feu causés par une pile ou un accumulateur lithium se multiplient dans les installations de traitement de déchets. Au moment de leur fin de vie, les piles et batteries font régulièrement l’objet d’erreurs de tri ou de non-tri volontaires et sont alors mélangées aux flux de déchets ménagers et assimilés (DMA). Lorsqu’elles sont endommagées, ces dernières peuvent générer des départs de feu. Ces incendies sont sources de lourdes conséquences économiques et présentent des risques importants pour le personnel ainsi que pour l’environnement.
Dans ce contexte, cette étude a pour objectif d’analyser les accidents et incidents causés par les piles et accumulateurs lithium dans les filières de gestion des DMA, puis d’identifier des solutions techniques et organisationnelles permettant de réduire la présence de ces éléments en filière DMA, et de minimiser les dangers liés à cette présence fortuite.
Ce rapport se base sur une revue de la littérature sur l’analyse de la base de données ARIA, ainsi que sur des rencontres avec des exploitants sinistrés, des éco-organismes, des grands groupes du secteur du déchet et des fédérations d’acteurs du recyclage.
Date de publication : août 2024
Réalisation : SETEC ENERGIE ENVIRONNEMENT
Référence : RECORD, Dangerosité des piles et batteries lithium dans les filières de gestion des déchets ménagers et assimilés – analyse et propositions de gestion, 2024, 119 p, n°22-0175/1A
Rapport réservé aux adhérents
Contexte
Au cours des vingt dernières années, la commercialisation de piles et accumulateurs (P&A) lithium a connu une croissance notable et cette tendance devrait se poursuivre dans les années à venir.
Les P&A usagés sont des déchets dangereux pouvant porter atteinte aux personnes et à l’environnement et sont intégrés depuis 1999 dans des filières à responsabilité élargie du producteur (REP). Les P&A usagés doivent ainsi faire l’objet d’un dépôt dans un des 60 000 contenants dédiés en France. Or, la filière suivie par ces déchets n’est pas toujours celle prévue. Les P&A lithium « isolés » (séparés de leur équipement) et les petits DEEE (déchets d’équipements électriques et électroniques) contenants des P&A lithium font régulièrement l’objet d’erreurs de tri ou de non-tri volontaire et sont alors mélangés au flux de déchets ménagers et assimilés (DMA). C’est ce cas de figure qui fait l’objet de cette étude.
D’après les statistiques du BARPI (Bureau d’Analyse des Risques et Pollutions Industriels), les incidents liés aux P&A sur les sites de gestion de déchets ont augmenté de manière significative depuis 2010. Ces incendies sont sources de lourdes conséquences économiques et présentent des risques importants pour le personnel ainsi que pour l’environnement.
Objectifs et méthode
L’objectif principal de cette étude est d'analyser l'état des accidents et incidents causés par la présence fortuite de P&A lithium dans les filières suivies par les DMA, afin de proposer des solutions techniques et organisationnelles pour minimiser les dangers liés à leur présence tout en réfléchissant aux moyens pour la réduire.
L’étude s’est déroulée de mai 2023 à juillet 2024 et s’est organisée en 3 phases :
Principaux résultats
Contexte, risques, filières de collecte et de traitements spécifiques aux P&A lithium
En France, deux éco-organismes sont agrées jusque fin 2024 par le gouvernement pour la filière des P&A : Corepile et Screlec. Ces éco-organismes sont chargés d’organiser la collecte, le traitement des P&A usagés ainsi que d’assurer le respect des objectifs de collecte et de recyclage fixés par le règlement européen.
En 2021, le taux de collecte était de 43,5%, soit en-dessous du taux minimum de collecte de 45%. Les DEEE sont quant à eux gérés par deux autres éco-organismes : Ecologic et Ecosystem.
A l’échelle européenne, depuis août 2023, un règlement est entré en vigueur afin de favoriser un cadre réglementaire unique et harmonisé et de promouvoir une économie circulaire. Ce règlement réhausse les rendements de recyclage des batteries, les objectifs de valorisation des matières actives (lithium, cobalt, plomb, nickel, cuivre) ainsi que les objectifs de collecte, passant de 45% à 73% d’ici fin 2030. Le nombre de catégories de batteries est revu à cinq, ajoutant ainsi les batteries de véhicule électrique et les batteries de moyen de transport léger (MTL). A partir de 2027, les batteries porteront des étiquettes / QR codes contenant des informations relatives à leur capacité, leur durabilité, leur composition chimique ainsi qu’un symbole de « collecte séparée ». Les batteries portables et les batteries MTL devront également pouvoir être retirées et remplacées par les consommateurs.
Les P&A lithium sont principalement composés de quatre éléments : la cathode, l’anode, l’électrolyte et le séparateur. L’électrolyte, composé de sels de lithium et de solvants organiques, est considéré comme l’une des principales causes des incendies. Lorsque les P&A lithium sont soumis à des conditions anormales, telles qu’une surchauffe, une perforation ou un choc, il peut se produire une réaction chimique incontrôlée générant un emballement thermique : la température augmente alors de manière exponentielle et les P&A prennent feu. En installation de traitement de déchets, les P&A subissent de nombreux chocs, des compressions, écrasements lors des opérations de transport, de manutention, de tri, de traitement… Ils peuvent également être soumis à des conditions de stockage non adaptées telles que des températures élevées ou un environnement humide, ce qui augmente le risque de départ de feu.
Cette étude se concentre sur les installations de gestion des DMA : le transport (véhicules de collecte ou véhicules de transport massifié), les centres de transfert d’ordures ménagères et recyclables, les centres de tri d’emballages ménagers, les unités de valorisation énergétique (UVE), les installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) et les installations de traitement mécano-biologique (TMB).
Une part importante de ces installations font face à des départs de feu réguliers, avec des conséquences variables selon la rapidité d’intervention et l’emplacement du départ de feu.
Analyse des départs de feu / incendies liés aux P&A lithium
Dans cette seconde phase, les analyses ont été réalisées à partir :
Les incendies répertoriés pour l’étude à partir de la base ARIA ont eu lieu en France métropolitaine entre octobre 2017 et octobre 2023. 66 accidents probablement ou certainement liés au P&A Li ont été recensés sur cette période sur les installations listées en partie précédente.
Le nombre d’incendies répertoriés n’est pas représentatif du nombre de départs de feu liés aux P&A lithium dans les installations. Il y en a en réalité bien plus : de nombreux départs de feu sont maitrisés en interne par l‘exploitant et ne sont pas remontés au BARPI. La cause de l’incendie ne peut pas toujours être déterminée en raison de l’absence de reste ou de la présence d’autres rebus ou équipements explosifs. Sur les 66 accidents identifiés, environ trois-quarts des évènements ont probablement été causés par un P&A lithium et un quart ont été provoqué avec certitude par une pile/batterie lithium. Environ 60% des incendies ont eu lieu en centre de tri d’emballages ménagers. Les sinistres les plus destructeurs ont eu lieu majoritairement en centre de tri et hors période d’exploitation, rendant la détection et /ou l’intervention plus tardive et l’incendie plus difficilement maitrisable.
Tous départs de feu confondus, SUEZ observe depuis plusieurs années une augmentation annuelle de 5% des départs de feu, avec une recrudescence sur les mois de juin à août. En excluant les causes indéterminées, les P&A lithium sont à l’origine d’environ 30% des départs de feu. Cette base de données regroupe les départs de feu ayant eu lieu entre janvier 2022 et août 2023. Au total, 206 départs de feu liés au P&A Li ont été répertoriés, principalement en ISDND, en centre de tri et en UVE. La plupart de ces incidents ont été maitrisés rapidement par les équipes d’exploitation et fait l’objet de remontés internes dans le cadre d’une politique de qualité, sécurité très développée.
En synthèse, les départs de feu en ISDND et en UVE sont généralement maitrisés rapidement et se propagent peu, avec des conséquences limitées. En centre de tri d’emballages ménagers, les départs de feu surviennent principalement dans le hall amont au moment du déchargement ou d’opérations de manutention des déchets, au niveau des presses à balles ou à paquets et sur le process de tri. Etant identifiées comme zone à risque, les presses sont souvent protégées par un système d’extinction automatique et des RIA (Robinet d’Incendie Armé) : les départs de feu sont rapidement détectés et bien maitrisés, sans trop de conséquences. Au niveau des halls amonts et du process, les dégâts peuvent être importants : en raison du pouvoir calorifique des déchets (papier, carton, plastiques, …), de l’imbrication des machines, les départs de feu peuvent être rapidement non maitrisables, et entraîner des conséquences majeures.
Figure 1 : Zones de départs de feu en centre de tri - base ARIA & SUEZ (Compilation RECORD, 2024)
Les accidents sont marqués par une forte saisonnalité, et une augmentation du risque et des conséquences lorsque les départs de feu ont lieu en dehors des horaires d’exploitation ou sur des installations plus anciennes (vétusté de certains sites, sans détection ni extinction automatique ou sans compartimentage).
Mesures organisationnelles et techniques pour limiter les erreurs de tri et maitriser le risque associé à la présence fortuite de P&A lithium
Pour résoudre cette problématique, des mesures peuvent être mises en place, dans un premier temps, pour limiter les erreurs de tri.
La sensibilisation auprès du grand public est un point clé : les collectivités locales peuvent être un bon relais de l’information tout en étant accompagnées financièrement et matériellement par les éco-organismes. Afin d’augmenter la visibilité et de limiter la multiplicité des messages, une campagne de communication à grande échelle pourrait être lancée par les éco-organismes les plus concernés (à ce jour Corepile, Screlec, Ecosystem et Ecologic). Il est également nécessaire de communiquer sur l’aspect sécuritaire, d’informer les usagers du risque incendie des P&A lithium tout au long de leur vie et de l’impact du mauvais geste de tri. Plusieurs campagnes de communication menées aux Etats-Unis, au Canada et au Royaume-Uni peuvent être prises pour exemple.
Un autre levier pour limiter les erreurs de tri est l’amélioration de la visibilité des points de collecte, en privilégiant par exemple les entrées principales des magasins pour leur localisation. Lorsque cela est possible et facile, les usagers devraient être incités à séparer les piles et batteries des appareils, avant de les déposer en point de collecte.
L’incitation pourrait par exemple passer par le biais de communication sur les bornes de collecte. Pour améliorer l’orientation de ces déchets vers une filière adaptée, une étiquette signalant la présence de P&A pourrait être apposée sur les DEEE. Un pictogramme danger, spécifique aux P&A lithium, pourrait être également ajouté. Un étiquetage harmonisé nécessiterait la mise en place d’une législation.
Même si les erreurs de tri diminuent, la sensibilisation des usagers au geste de tri ne pourra pas garantir l’absence de P&A lithium dans les ordures ménagères ou les emballages ménagers. Des mesures techniques et organisationnelles doivent être mises en place afin d’améliorer la maitrise du risque.
D’après les analyses précédentes, le risque et les conséquences sont particulièrement importants pour les centres de tri d’emballages ménagers. Lors de la création de nouveaux bâtiments de centres de tri ou de modernisation importante d’existants, des mesures peuvent être appliquées dès la phase de conception : plusieurs arrêtés ministériels ont été publiés fin 2023 / début 2024 en réponse à l’augmentation des départs de feu dans le secteur du déchet. Les bâtiments doivent être compartimentés et les stocks de déchets îlotés dans les halls amont et aval afin de limiter la propagation du feu. Une protection particulière est recommandée pour les équipements à risque, tels que les overband / courant de Foucault (captation du flux métallique ferreux et non-ferreux) ou les presses.
Si des piles ou batteries sont identifiées ou récupérées, il est important de sensibiliser et de former les opérateurs à leur bonne prise en charge. Les éco-organismes en charge peuvent fournir des contenants adaptés pour le conditionnement des piles, comme des fûts métalliques, avec une procédure de sécurisation des flux. Ces fûts doivent être impérativement isolés du reste des déchets ou placés à l’extérieur. De même, pour les DEEE pouvant contenir des P&A qui doivent être stockés dans des conditions garantissant l’absence d’endommagement.
En matière de détection incendie, il est conseillé de prévoir :
Une fois détecté, plus l’intervention est rapide et plus le départ de feu a des chances d’être maîtrisé. La plupart des départs de feu intervenant en période d’exploitation, la formation du personnel sur site est un point crucial. Tous les moyens d’extinction (sprinklage, RIA, extincteurs, déluges…) doivent être testés régulièrement. Pour une intervention plus efficace, un renforcement des relations avec le SDIS et la réalisation d’exercices réguliers inopinés sont nécessaires. Elle sera également facilitée si un maximum d’informations est transmis avant tout accident (plans du site, conditions d’accès, personnes à contacter…).
Pour accompagner financièrement les exploitants et encourager tous les sites à se mettre aux normes, un partage de la responsabilité des sinistres entre exploitants, éco-organismes et assureurs pourrait être envisagé. Les éco-organismes pourraient par exemple créer un fond spécifique pour subvenir aux coûts des incendies dans les centres de traitement de déchets. Cela pourrait passer par une intégration du coût des incendies liés au P&A lithium dans le système REP en augmentant par exemple l’écocontribution pour les producteurs / distributeurs de P&A lithium. Du côté des assurances, l’équivalent d’un fond de calamité pourrait être mis en place.
Certaines avancées techniques liées à l’intelligence artificielle (IA) pourraient réduire le risque de départ de feu en identifiant et en isolant les éléments à risque avant les opérations de tri. De nombreux projets fondés sur la reconnaissance d’images associée à l’IA sont en cours de développement, soit lors de la collecte des déchets (Ficha, Lixo, Rematics…), soit directement sur les process de tri, tels que Greyparrot, Viu More (détection des bonbonnes de gaz et prochainement des batteries), Wasoria (développement d’un portique de détection des déchets dangereux) ou le projet Déclic porté par FEDEREC et Team2. D’autres entreprises comme LINEV Systems ou the GRINNER project développent des technologies associant rayons X et IA.
Cette piste paraît très prometteuse, permettant non seulement de détecter les P&A isolés mais aussi ceux intégrés dans les DEEE. Une fois détectés, il reste la question de l’isolement de ces P&A / DEEE, qui peut être complexe compte-tenu du flux de déchets important. Ces objets pourraient être captés à l’aide d’un bras robotisé, comme le sont d’autres déchets (Recycleye, Waste Robotics…).
Conclusions et perspective
De nombreux P&A et petits DEEE se retrouvent dans les filières de gestion des déchets ménagers, par erreur de tri ou non tri volontaire. Ces éléments vont subir des chocs et/ou se retrouver dans des conditions de stockage inadaptées. Lorsque les P&A lithium sont soumis à des conditions anormales, telles qu’une surchauffe, une perforation ou un choc, il peut se produire une réaction chimique incontrôlée générant un emballement thermique, avec risque d’incendie. La majorité des installations de collecte et de traitement de déchets ménagers font face à des départs de feu réguliers, avec des conséquences variables selon la rapidité d’intervention et l’emplacement du départ de feu.
Les incendies dans les centres de tri d’emballages ménagers présentent un risque de dégâts importants, en particulier lorsqu’ils se déclarent au niveau du hall amont et du process. Les accidents sont marqués par une forte saisonnalité, et une augmentation du risque et des conséquences lorsque les départs de feu ont lieu en dehors des horaires d’exploitation ou sur des installations plus anciennes.
Pour maitriser ce risque, des mesures peuvent être mises en place, d’une part pour limiter les erreurs de tri, d’autre part pour maitriser le risque associé à la présence de P&A lithium dans les déchets ménagers. La sensibilisation auprès du grand public sur le geste de tri et les dangers des P&A lithium est un levier majeur. Les collectivités locales peuvent être un bon relais de l’information tout en étant accompagnées financièrement et matériellement par les éco-organismes. Il semble également nécessaire de communiquer sur la sécurité, d’informer les usagers du risque incendie des P&A lithium et de l’impact du mauvais geste de tri. La mise en place d’une identification (label, pictogramme…) des P&A lithium ou des DEEE en contenant pourrait par exemple améliorer le geste de tri, mais aussi permettre de les repérer et de les isoler dans la chaine de tri.
Même si les erreurs de tri diminuent, la sensibilisation des usagers au geste de tri ne pourra pas garantir l’absence de P&A lithium dans les ordures ménagères ou les emballages ménagers. La maitrise du risque dépend fortement des mesures organisationnelles mises en place sur les sites, du temps de détection des départs de feu et de la rapidité d’intervention pour l’extinction. Le compartimentage et l’ilotage, tout en veillant à respecter les hauteurs de stocks et ne pas dépasser les zones de stockage, permettent d’intégrer le risque incendie dès la conception d’un centre de tri.
Aujourd’hui, il n’existe pas de technologie mature capable de détecter et d’extraire les piles et batteries lithium, mais plusieurs projets sont en cours de développement. La technologie associant rayons X et intelligence artificielle semble être une piste particulièrement prometteuse, puisqu’elle permettrait non seulement de détecter les P&A isolés mais aussi ceux intégrés dans les DEEE. Pour l’isolement de ces P&A/DEEE, plusieurs entreprises étudient la possibilité de capter ces objets à l’aide de bras robotisé. L’évolution des technologies présentées est à suivre dans les prochaines années.
Abonnez-vous à notre newsletter et restez informés
de nos dernières actualités.