La présente invention concerne un procédé de traitement de déchets, ainsi que les installations de traitement et les produits qui en résultent. Ce procédé est non-polluant, économe en énergie, et il ne génère aucun déchet ultime. Les déchets concernés peuvent être à l'état de solides fractionnés, pâteux, ou de liquides. Ces déchets peuvent être contaminés, ultimes ou banals, et d'origine naturelle, animale, organique, cellulosique, synthétique, chimique. En premier lieu, le procédé procure une réduction volumique des déchets. Plus exactement, ce procédé réalise une séparation des phases telle qu'une déshydratation ou une dessication en laissant un résidu solide décontaminé, inerte, voire combustible.

Et, de fait, selon ce procédé, grâce au traitement de la phase vapeur, les déchets subissent un traitement physico-chimique complet qui permet leur valorisation en divers produits recyclables, et de synthèse .

Actuellement, lorsqu'ils sont composés de matières combustibles, les déchets sont parfois incinérés, avec dans certains cas, une récupération énergétique. Des procédés de pyrolyse de déchets ont été développés mais, ils n'offrent pas de débouché pour les résidus qui doivent ensuite, être mis en décharge, et ces procédés peuvent générer des produits nocifs, voire dangereux. A petite échelle, des expériences de pyrolyse sous vide ou en pression partielle ont été effectuées, mais elles n'ont pas solutionné la phase vapeur extraite. D'ailleurs, elles n'ont pas été suivies d'une industrialisation.

La présente invention s'apparente partiellement au traitement des déchets par pyrolyse sous vide primaire ou en pression partielle. Et, une installation selon le procédé comportera un pyrolyseur spécifique duquel seront évacués des résidus solide parfaitement dégazés, et secs, dont tous les composés liquides ou vaporisables ont été extraits et mis en réaction de synthèse, avec un ou des fluides auxiliaires de pompage. De plus, leurs vapeurs résiduelles sont finalement ré-injectées, pour interférer : soit dans le pyrolyseur, soit dans une installation en parallèle, que ce soit : avec des fluides auxiliaires ou dans un pyrolyseur.

Pour premier exemple, 1'invention s'applique à la réduction des pneus usés. La simple coupe en deux ou trois morceaux à la cisaille permet un foisonne¬ ment de la charge qui sera traitée en coordonnant le chauffage, le pompage, le recyclage du fluide auxiliaire et celui des vapeurs résiduelles. Dne installation selon ce procédé comprendra un four sous vide particulier associé à des accessoires dans des conditions spécifiques telles que schéma¬ tisées en planche 1/1 et décrites ci-après.

Les pneus usagés sont broyés en enceinte confinée (1) avec adjonction d'huile usée. Les broyures sont accumulées en pression partielle et sous atmosphère contrôlée avant d'être introduites dans le Pyrolyseur-Réducteur (2) . Le transfert entre deux compartiments s'effectue mécaniquement dans un tube vertical à travers l'huile en excédent, huile qui équilibre de façon hydro¬ statique les différences de pressions et assure 1'étanchéï é. Dans le Pyrolyseur-Réducteur, la température des broyures est élevée jusqu'à 860 °C minimum pour éviter la formation de complexes tels que les dioxines, et pour permettre 1'extraction efficace et progressive de la phase vapeur. L'extraction des vapeurs est effectuée par une pompe à fluide auxiliaire (3) . Ici, c'est encore de l'huile qui sera utilisée comme fluide auxiliaire. De plus, cette huile sera mise en réaction directe avec les vapeurs extraites de façon à provoquer sa réhydrogénation, ou 1'isomérisation d'une fraction. Le mélange s'opère en dépression statique, mais l'émulsion est mise en pres- sion dynamique dans ce "mélangeur spécial" qui se comporte comme un réacteur. Le rendement de la réhydrogénation sera amélioré en régulant la température des huiles, et par l'adjonction d'un catalyseur fluidifié ou en solution. Après décantation, les vapeurs résiduelles refroidies sont composées de gaz non-condensés qui sont ré-injectés dans le Pyrolyseur pour y être craqués. Ce craquage "in situ" est facilité par la température et le vide primaire du pyrolyseur. Ce craquage précipite un carbone de grande pureté pouvant être récupéré séparément. Ce craquage libère aussi de 1'hydrogène qui réagit directement avec les broyures et les vapeurs dès leur extraction. En cours de traitement, des huiles usées peuvent également être vaporisées directement dans l'enceinte pour y être pyrolisées.

Les résidus solides qui résultent du procédé, sont des poudres carbonées mélangées avec des fibres métalliques provenant des carcasses des pneus. Ce résidu est refroidi puis extrait du Pyrolyseur-Réducteur par un dispositif assurant le transfert depuis l'enceinte sous vide vers un séparateur à tapis vibrant (4) au moyen d'une conduite refroidie et sous atmosphère de gaz carbonique interdisant les entrées d'air.

Les fibres métalliques étant séparées des poudres, les poudres sont tamisées et stockées dans des big-bags ou des conteneurs spéciaux (5) . Pour une capacité de traitement d'une tonne de pneus par heure, le stock de fluide huileux (6) nécessaire pour effectuer le mélange avec la phase vapeur sera d'environ 100 tonnes. Le stock d'huile est composé de plusieurs citernes d'environ 60 000 L. et, le volume mort de chacune, est complété par une sur¬ pression de 20 mbars de gaz carbonique. Ces citernes sont en relation avec une plateforme de dépotage (7) spécialement aménagée.

L'huile est également utilisée comme fluide caloporteur.

En cas d'incident, l'installation est inertée au gaz carbonique. Le Pyroly¬ seur-Réducteur est équipé d'un circuit de refroidissement (8) , lequel permet le transfert de l'inertie thermique sur le stock d'huile qui sert de tampon. Une réserve de gaz carbonique (9) à proximité, reste contamment sous pression pour inerter le pyrolyseur-réducteur en cas d'arrêt, et, assure plus généra¬ lement la sécurité en cas d'incendie. Ainsi, les citernes sont installées dans une fosse de rétention équipée de rampes à gaz carbonique.

L'installation selon le procédé dans son application au traitement des pneus avec des huiles usées, restitue d'une part, un carbone amorphe et les fibres métalliques des carcasses de pneus. Ces fibres seront facilement séparées, car le résidu est parfaitement sec et divisé.

Dans les conditions d'obtention selon ce procédé, ces fibres métalliques gardent leurs hautes caractéristiques mécaniques et pourront être employées avec des bétons en projection, ou utilisées en anti-usure et anti-fissuration de dalles. Ces fibres pourront surtout être incorporées dans la composition de bétons à haute résistance en préfabrication moulée et en extrusion.

Ces fibres pourront même servir de préforme de structuration de matériaux composites à matrice d'aluminium, magnésium, lithium ou des alliages légers à bas point de fusion, qui seront élaborés selon des techniques s'apparentant au frittage.

Après séparation des fibres métalliques, le résidu contient du carbone (plus de 92 %) et des éléments minéraux tels que ceux associés en charges au caout¬ chouc (Si02, MgO, etc ) , mais aussi et de façon remarquable, il contient sous forme icronisée, le zinc nécessaire à la vulcanisation, de sorte que ce résidu est prêt pour la fabrication de nouvelles gommes caoutchouteuses. Le craquage des liaisons chimiques, avec libération d'une phase volatile, génère une importante surface spécifique pour ce résidu qui peut donc être utilisé comme "charbon actif" dans la fabrication de filtres d'adsorbtion ou de lits d'épuration.

Les pneus, les déchets de caoutchouc et plastiques, la plupart des résidus dérivés du pétrole, mais aussi les matières cellulosiques (sciures de bois, papiers, chiffons , etc ) , donneront également un résidu à surface spécifique importante lorsqu'ils seront pyrolyses sous vide suivant ce procédé. Tous ces résidus carbonés auront de surcroît l'avantage d'être désulfurés et déchlorés et ainsi, dans le cas de leur utilisation finale comme combustible, leur combustion sera propre et sans danger de formation de dioxines.

Une installation similaire permettra de traiter des chûtes de câbles électri¬ ques d'alu gainé et des papiers d'aluminium revêtus ou non de plastique. On obtient alors un résidu mixte mélangé de carbone et d'aluminium qui pourra être fritte en barreaux pouvant constituer des électrodes combustibles utili- sables en métallurgie et électro-métallurgie.

Le four sous vide, pièce centrale de ce Pyrolyseur-Réducteur, sera nécessai¬ rement de grande dimension. De façon caractéristique, son enceinte sera constituée de plusieurs parois concentriques étanches entre lesquelles, on réalise des vides étages. Ces enveloppes qui pourront n'être que partielles, se comportent comme des écrans thermiques : chaque écran absorbant une partie de la contrainte générée par la pression atmosphérique. Une ou plusieurs de ces enveloppes ou parties d'enveloppes, pourront être calées entre-elles, ou pourront être substituées par des matériaux peu conducteurs de la chaleur, tels que des matériaux poreux qui seront de préférence à cellules ouvertes. Un ensemble de couvercles conjugués, réalisant la fermeture de chaque enveloppe de vide, permet le chargement. L'espace entre deux couvercles de deux enveloppes pourra être augmenté au point de constituer un "sas" à un niveau de vide ajustable et ainsi, autorisera le chargement en marche. Un dispositif identique permettra l'évacuation des résidus de la "réduction".

Pour faciliter le chargement comme le déchargement, les sas pourront être indépendants et séparables. Ces sas pourront constituer des conteneurs inter¬ changeables se raccordant à l'enceinte principale par bridage grâce à des interfaces de conjugaison avec dispositifs indépendants de fermeture. Mais il sera encore judicieux de pouvoir effectuer le chargement en continu. La difficulté étant précisément, de transférer en continu les déchets vers le coeur (ou depuis le coeur du pyrolyseur) , c'est à dire : entre des enceintes à des niveaux de vide différents. La présente invention apporte la solution, de l'adjonction d'un fluide au déchet solide à pyrolyser, tel que l'huile dans le cas du traitement des broyures des pneus. Ainsi, Le déchet constitué de solides fractionnés, est comme fluidifié. Le transfert s'effectuera alors en continu entre les deux enceintes par l'intermédiaire d'un passage tubu- laire et à travers le fluide qui compense automatiquement par dénivellation la différence des pressions (équilibrage hydrostatique) . La phase liquide assure également 1'étanchéïté.

A l'intérieur du four, le dispositif de chauffage pourra prendre la forme d'un bulbe central rayonnant. Dans une forme de réalisation du genre citerne d'axe vertical, une paroi intermédiaire en forme d'entonnoir pourra aussi

aire office de sole chauffante, sole que 1'on cherchera à isoler au maximum de la virole de 1'enceinte intérieure.

Dans une réalisation simple, la pompe d'extraction des vapeurs sera de type à anneau liquide, et refoulera dans un réservoir ou enceinte de décantation. Mais une réalisation plus performante sera obtenue grâce à une recirculation forcée du fluide auxiliaire en injection et/ou éjection permettant d'amélio¬ rer le rendement de pompage, en restant en limite de cavitation. L'ensemble se comportera comme un réacteur dynamique entre les deux phases : vapeurs pompées, et fluide auxiliaire. Le rendement de la réaction sera amélioré par le contrôle de la température du fluide et/ou l'adjonction d'un catalyseur en solution ou fluidifié. Après re oulement et décantation de 1'émulsion, les vapeurs résiduelles pourront être pompées à leur tour depuis l'enceinte de décantation pour être traitées par un deuxième réacteur avec un autre fluide auxiliaire, et la nouvelle émulsion sera refoulée dans une deuxième enceinte dont les vapeurs résiduelles seront traitées par un autre réacteur, et ainsi de suite.

Une enceinte de refoulement et décantation, peut être incluse dans une autre et pourra alors se comporter comme un étage d'un distillateur. Avec un gradient de température décroissant depuis le coeur vers l'extérieur, plusieurs enceintes incluses successivement les unes dans les autres, permet¬ tront le fractionnement selon différents niveaux enthalpiques, avec la possi¬ bilité d'une séparation par densité dans chaque enceinte. Les gaz résiduels pourront encore être filtrés sur un filtre à charbons actifs pouvant être produits et recyclés par l'installation elle-même. Et enfin, les gaz résiduels seront ré-injectés dans le pyrolyseur à un niveau de haute température ou par l'intermédiaire d'un dispositif à très haute tem¬ pérature. Ce dispositif pourra être disposé au coeur du pyrolyseur et participer ainsi au gradient de mise en température des déchets. Le craquage libérera des éléments réactifs interférant "à coeur" . Ce craquage pourra aussi former un précipité tel que le carbone que l'on pourra graphitiser.

Plusieurs phases vapeurs différentiées en pressions partielles pourront être extraites simultanément par plusieurs pompes dans des conditions différentes par la nature et la température du ou des fluides auxiliaires. Les vapeurs résiduelles de chacune, après traitements spécifiques, étant ré-injectées dans le pyrolyseur ou une installation en parallèle.

Entre le pyrolyseur et, la ou les pompes d'extraction, on pourra intercaler un autre dispositif à haute température, formant réservoir de vaporisation provoquant une éjection et une rétrodiffusion en amont dans l'aspiration.

Les aspirations de vapeurs et gaz résiduels, pourront être équipées d'un dispositif complémentaire à haute température, tel que : dispositif chauffant par induction, pour craquer les composés complexes en radicaux réactifs.

Selon le procédé, et de façon caractéristique, outre les résidus de pyrolyse, une phase vapeur est extraite des déchets. Cette phase vapeur est traitée et conditionnée pour éviter toute recombinaison ou synthèse dangereuse. La mise en réaction physico-chimique de cette phase vapeur avec un ou plusieurs fluides auxiliaires, permet de réaliser des synthèses. Il en est ainsi de la réhydrogénation des huiles telle que décrite ci-avant.

Enfin, si la pyrolyse des vapeurs résiduelles permet souvent d'obtenir un précipité de haute pureté tel que : soufre, carbone ou graphite (voire graphite mésophase) , cette pyrolyse libère toujours une phase volatile composée de gaz réactifs tels que l'hydrogène ou le chlore, qui : dans l'installation ou une autre en parallèle, réagissent et interfèrent directe- ment avec le résidu solide et avec les vapeurs extraites.

Par la coordination de plusieurs installations, les vapeurs résiduelles ou les fluides résultants de l'une interférant avec une autre, on réalisera des réactions chimiques telles que : hydrogénation, chloration, synthèse, réduc¬ tion, etc... qui, en d'autres circonstances, ne seraient pas envisageables. De telles réalisations selon le procédé, interviendront notamment lors du traitement des déchets plastiques ou des batteries au plomb.

Dans le cas du traitement des déchets de matières plastiques, (tels que : bouteilles, emballages, résidus de broyage d'automobiles, ...) une instal¬ lation selon le procédé, permet d'effectuer directement le traitement sans être contraint au triage préalable par famille de plastiques.

Les broyures des plastiques peuvent être tranférées en continu à travers une colonne d'eau froide. Au cours de la pyrolyse progressive, les vapeurs sont extraites par plusieurs pompes en parallèles utilisant chacune un fluide auxiliaire absorbant plus spécifiquement un monomère, ou le chlore de la décomposition des PVC. les vapeurs subissent des traitements séparés et les gaz résiduels sont ré-injectés.

Dans le cas du traitement selon le procédé pour les vieilles batteries et autres accumulateurs au plomb, aucune opération préalable (vidage, broyage, séparation des plastiques des boitiers et isolations) n'est nécessaire. La conjugaison du chauffage et du pompage permet d'extraire les vapeurs sulfureuses et sulfuriques. Ces vapeurs sont mises en solution sur un fluide auxiliaire : eau acidulée qui dissout le gaz sulfureux, tandis que les

vapeurs résiduelles contenant des vapeurs sulfuriques sont ré-injectées de façon à oxyder les sulfures de plomb. Les boitiers sont pyrolyses. Le plomb et l'oxyde de plomb s'évacuent par gravité et se séparent par diffé¬ rence de densité dans un creuset réceptacle placé sous une sole-entonnoir. Mais dans une réalisation particulière, on utilisera un creuset chauffant ou plus particulièrement encore : le bain de plomb sera chauffé par induction directe à basse fréquence assurant un brassage électromagnétique. Selon une solution du procédé, le plomb et l'oxyde de plomb pourront être évacués en continu. Ainsi, le plomb en fusion, s'écoulera dans une branche d'un creuset en "U" ou d'un creuset avec une paroi de séparation ayant le même effet, 1'autre branche étant celle d'évacuation. Le plomb liquide assure à la fois 1'étanchéïté entre les deux branches et par différence de niveaux dans les deux branches, il assure 1'équilibrage hydrostatique, tandis qu'un dispositif mécanique transfert l'oxyde à travers le bain de plomb, mais, sa densité étant moindre, il remonte à la surface où il est récupéré.

Les vapeurs sulfureuses résiduelles sont importantes, et, elles pourront être oxydées en vapeurs sulfuriques et en acide, selon les procédés catalytiques. Ainsi, dans une application des plus simples du procédé, le plomb, l'oxyde de plomb, l'acide sulfurique sont restitués pour être recyclés. Mais, il sera beaucoup plus économique et judicieux de faire interférer entre-elles, les vapeurs résiduelles de plusieurs installations telles que celles décrites ci-avant. Ainsi : une partie de l'hydrogène de pyrolyse des gaz incondensables dans le traitement des broyures de pneus et d'huiles, permettra de précipiter le soufre des gaz sulfureux ou/et de réduire le bioxyde de plomb en : minium, litharge, ou plomb.

Et réciproquement, une partie du gaz sulfureux permettra la séparation des carbures aromatiques formés lors du traitement des vapeurs de pyrolyse des broyures de pneus avec les huiles usées. Par ailleurs, le gaz sulfureux en solution pourra être le fluide auxiliaire fixant le chlore de la pyrolyse des PVC dans l'installation de traitement des matières plastiques.

Quant au chlorure de sulfuryle formé précédemment, tout comme les vapeurs de de chlore, il pourra intervenir dans une installation similaire destinée au traitement des déchets et résidus à base de d oxyde de titane pour donner des chlorures de titane qui pourront à leur tour être réduits par le magnésium.

Si, dans certaines applications du procédé, les produits restitués sont d'une importance primordiale, car ils pourront être réutilisés directement ou presque, ou brûlés comme combustibles, parfois : la déshydratation, l'iner- tage ou la décontamination est une finalité suffisante.

Ainsi, une installation, selon le procédé sera adaptée au traitement des déchets d'équarissage, de boyauderies et d'abattoirs. C'est non-seulement la pyrolyse progressive avec fractionnement des vapeurs, qui apporte une solu¬ tion nouvelle à ce problème, mais c'est encore la possibilité de contrôler le degré de pyrolyse des résidus solides, qui permet 1'obtention de produits différents et pouvant aller jusqu'à l'obtention d'un "noir animal".

Selon le même procédé, une installation réalisera la déshydration des résidus provenant des féculeries, râperies, pressoirs et distilleries et tels que pelures de pommes de terre, de betteraves, etc ... -Les vapeurs pourront être fractionnées et les résidus secs combustibles additionnés d'un liant tel qu'un fuel lourd, seront extrudes en continu en bûches combustibles.

Une installation pourra encore être adaptée au pré-traitement des ordures ménagères. Le résidu sec pourra être stocké en été et son incinération de préférence en hiver, sera propre et permettra alors la production de vapeur pour le chauffage.

L'inertage des boues résiduaires ultimes, sera également réalisée dans une installation de traitement selon le procédé. Les boues sont aspirées en continu, la déshydratation se fait à très basse température et seul le résidu sec est soumis à des températures plus élevées pour vaporiser puis condenser les métaux lourds. Dans l'installation, les vapeurs froides et chaudes sont extraites simultanément mais séparément, les vapeurs froides sont facilement condensées par simple passage dans la pompe tandis que les vapeurs chaudes pouvant être composées de produits volatils complexes, seront pyrolysées à très haute température par un dispositif intermédiaire ou annexe.

La décontamination des déchets des activités de soins, constituera une appli¬ cation particulière du procédé. Une petite installation de pyrolyse sous vide par lot permettra le traitement sur place. Le résidu étant inerte et réduit au tiers, pourra être assimilé aux ordures ménagères. Le four-pyrolyseur fait office de compacteur qui est en légère dépression lors des opérations de chargement. Dans cette réalisation, la tête du piston de compactage fait fonction de bulbe chauffant contenant le pyrolyseur haute température des vapeurs qui sont ensuite javellisées dans la pompe d'extraction.

Ce même procédé, par ses différents aspects : non-pollution, économie d'éner¬ gie, déshydratation ou extraction des vapeurs, fractionnement et traitement des vapeurs, résidus pyrolyses dégazés ou inertes, etc ... permet une révision des procédés classiques de traitement pour bien d'autres déchets encore.