SOMMAIRE

1. Informations générales

1.1 Secteur du lavage de la laine

1.2 Secteur de l'ennoblissement textile (à l'exclusion des revêtements de sol)

1.3 Tapis

1.4 Principales questions environnementales

2. Procédés et techniques appliqués

2.1 Matières premières

2.2 Fabrication des fibres : fibres chimiques (synthétiques et artificielles)

2.3 Préparation des fibres : fibres naturelles

2.4 Fabrication des fils

2.5 Production des étoffes

2.6 Pré-traitement

2.7 Teinture

2.8 Impression

2.9 Apprêts (Apprêt fonctionnel)

2.10 Enduction et contrecollage

2.11 Enduction d'envers des tapis

2.12 Lavage

2.13 Séchage

2.14 Catégories d'industries textiles

3. Niveau d'émission et de consommation

3.1 Introduction

3.2 Usines de lavage de la laine

3.3 Ennoblissement textile

3.4 Industrie du tapis

3.5 Questions générales relatives aux nuisances olfactives dans l'industrie textile

3.6 Questions générales relatives aux déchets solides & liquides générés par l'industrie textile

4. Techniques à prendre en considération pour déterminer les MTD

4.1 Méthodes générales de bonne gestion

4.2 Gestion de la qualité des fibres comme entrants

4.3 Sélection et substitution des produits chimiques utilisés

4.4 Lavage de la laine

4.5 Pré-traitement

4.6 Teinture

4.7 Impression

4.8 Apprêts

4.9 Lavage

4.10 Techniques de réduction des rejets

5. Meilleures techniques disponibles

6. Techniques émergentes

7. Remarques en conclusion

8. Annexe I : Produits auxiliaires textiles

9. Annexe II : Colorants et pigments

10. Annexe III - Procédés par voie humide : machines et techniques

11. Annexe IV : Recettes types du secteur textile et facteurs d'émission

12. Annexe V : Origines potentielles des composés décelés dans les rejets gazeaux des procédés textiles

13. Annexe VI : Outils de classification des produits auxiliaires

1 INFORMATIONS GENERALES

Au sein de l'industrie des biens de consommation, l'industrie textile représente l'une des filières industrielles les plus longues et les plus compliquées. Ce secteur fragmenté et hétérogène est dominé par une majorité de petites et moyennes entreprises, dont les exigences sont largement dictées par les trois principales utilisations finales : l'habillement, les textiles d'ameublement et l'application industrielle.

L'importance de l'industrie textile (et celle de l'habillement) au sein de l'économie européenne est représentée dans le tableau 1.1. Les chiffres repris dans ce tableau ne concernent qu'une partie du nombre total de sociétés de production en 2000 (seules les sociétés de plus de 20 salariés ayant été prises en compte).

Cette part de l'industrie représentait :

3,4 % de l'industrie de l'UE,

3,8 % de la valeur ajoutée et

6,9 % des emplois dans l'industrie.

2000

Chiffre d'affaires

Milliards d’euros

Valeur ajoutée au cf

Milliards d’euros

Emploi

Millions

Chiffre

d'affaires

%

Valeur ajoutée

%

Emploi

%

Textile

100,5

31,2

0,89

2,1

2,4

3,8

Habillement

61,5

18,2

0,73

1,3

1,4

3,1

Total

Textile & habillement.

162

49,4

1,62

3,4

3,8

6,9

Total Industrie   

4756,8

1308

23,62

100

100

100

cf : coût de fabrication

Source : [315, EURATEX, 2002]

Tableau 1.1 : Quote-part de l’industrie du textile et de l'habillement de l'Europe des 15 dans l'industrie (uniquement les sociétés de 20 salariés ou plus)

En réalité, en 2000 l'industrie du textile et de l'habillement de l'UE a réalisé un chiffre d'affaires de 198 milliards d'euros, impliquant 114 000 sociétés, employant environ 2,2 millions de personnes.

Bien que les activités de l'industrie textile soient bien réparties en Europe, elles sont principalement concentrées sur quelques états de l'UE. L'Italie est le premier producteur européen, loin devant l'Allemagne, le Royaume-Uni, la France et l'Espagne (dans cet ordre). Ces cinq pays réunis représentent plus de 80 % de l'industrie du textile et de l'habillement de la Communauté Européenne [113, EURATEX, 1997] .

Textile

% en 2000

Habillement

% en 2000

Textile &

habillement

% en 2000

Allemagne

14,4

13,1

13,8

France

13,1

13,0

12,9

Italie

29,7

30,8

30,1

Pays-Bas   

2,0

0,8

1,5

Belgique

5,6

2,2

4,2

Royaume-Uni   

12,5

14,3

13,4

Irlande

0,7

0,5

0,6

Danemark

1,0

1,1

1,1

Espagne

8,4

11,4

9,6

Grèce 

2,1

2,5

2,3

Portugal

6,1

7,9

6,9

Autriche

2,8

1,2

2,1

Finlande

0,8

1,0

0,9

Suède 

0,8

0,2

0,6

Luxembourg

0

0

0

UE des 15

100

100

100

Source :

[315, EURATEX, 2002]

Tableau 1.2 : Ventilation par pays du chiffre d’affaires de l'industrie du textile et de l'habillement de l'UE des 15 en l'an 2000

La filière textile et habillement est constituée d'un grand nombre d’activités, qui couvrent le cycle de fabrication dans son entier, à commencer par la production de matières premières (fibres chimiques) allant jusqu'aux matériaux semi-finis (fils, tricots et tissus avec leur processus d'ennoblissement) pour aboutir aux produits finaux et ceux destinés au consommateur (tapis, linge de maison, vêtements et les textiles à usage industriel).

La difficulté de trouver un système de classification nette des différentes activités impliquées reflète la complexité du secteur. En effet, la classification des activités de l'industrie textile selon l'ancien système de la nomenclature (l'ancienne NACE 1995) se présentait comme suit :

industrie des fibres chimiques,

laine,

coton, 

soie,

lin/jute,

tricotage,

ennoblissement,

tapis,  

autres textiles,

linge de maison.

La nouvelle nomenclature (NACE 1997) identifie les catégories suivantes :

filés et fils,

tissu,

ennoblissement textile,

textiles de maison,

textiles industriels et autres (comprenant les tapis et le lavage de la laine),

tricot et articles de bonneterie.

L'ancienne nomenclature est le reflet de la subdivision des activités de l'industrie textile en fonction de la fibre traitée. Ceci est dû au fait que d'un point de vue historique les seules fibres textiles disponibles étaient les fibres naturelles, avec une prédominance de laine et de coton, ce qui a conduit au développement de deux secteurs principaux, celui de la laine et celui du coton. Les caractéristiques physico-chimiques différentes de ces deux fibres ont donné lieu au développement de diverses machines et techniques. Actuellement, compte tenu de l'accroissement des fibres chimiques, ces deux secteurs historiques traitent ensemble la totalité des fibres disponibles, et classer les entreprises textiles par rapport à la fibre n’est plus le reflet de l’activité réelle.

En ce qui concerne le domaine d'application du présent document, il est limité aux activités au sein de l'industrie textile qui font appel aux procédés de traitement au mouillé. Il s'agit essentiellement d'activités relevant des nouvelles classifications NACE ci-après :

ennoblissement textile,

textiles industriels et autres (y compris le lavage de la laine et les tapis),

linge de maison.

En raison de sa nature particulière, la fabrication de tapis a toujours été considérée comme un secteur à part, bien que de nombreuses opérations réalisées soient très proches de celles pratiquées ailleurs dans l'ennoblissement textile. Ce document suit cette tradition, étant donné que les tapis représentent l'unique secteur où le produit final est pris comme point de repère.

Des informations générales sur les trois activités suivantes : lavage de la laine, ennoblissement textile (à l'exclusion des revêtements de sol) et tapis sont fournies dans les sections suivantes.

1.1      Secteur du lavage de la laine

1.1.1       Organisation du secteur

La laine est principalement transformée en filés de fibres grâce à deux systèmes : le système cardé et le système peigné. Les laveurs de laine tendent à se spécialiser pour l'un ou l'autre de ces deux systèmes. Dans la plupart des cas, les laveurs appliquant le système cardé ne réalisent que le lavage. Toutefois, certains d'entre-eux sont susceptibles d'effectuer un mélange avant l'expédition au client. Les laveurs qui appliquent le système peigné (considérés comme peigneurs) lavent, cardent et peignent la laine, le produit en résultant étant appelé le ruban.

Au sein de l'Europe, des quantités significatives de laine sont obtenues à partir de peaux délainées d'animaux abattus. Les délaineurs vendent en général la laine de leur production aux négociants, qui la font laver à façon. En France, il existe plusieurs délaineurs qui réalisent également le lavage de la laine qu'ils produisent.

Dans l'Europe de l'Ouest, le lavage et le peignage de la laine sont en grande partie réalisés à façon. Ce système comporte quelques exceptions, notamment au Royaume-Uni, où les 3 fabricants de tapis disposent de leurs propres installations de lavage de la laine.

1.1.2       Production et données économiques

Le tableau 1.3 représente des estimations de quantités de laines produites et lavées dans les différents états membres, en même temps que le nombre d'usines de lavage existantes.

Pays

Production intérieure de laine brute (laine en suint)

Laine lavée
destinée au
procédé
peigné (poids laine propre)

Laine lavée
destinée au
procédé cardé
(poids laine propre)

Total de la
laine lavée
(poids laine propre)

Total de la laine lavée
(équivalent approximatif de laine  brute) (c)

Nombre estimé
d'usines de lavage

Allemagne

13

34,2

9,2

43,4

62

1 (d)

Autriche

(a)

0

0

0

0

0

Belgique

(a)

1,8

2

3,8

5,4

1

Danemark

(a)

0

0

0

0

0

Espagne

36

13,5

12,7

26,2

37,4

non défini

Finlande

(a)

0

0

0

0

0

France

20

56,3

9,1

65,4

93,4

non défini

Grèce

9

0

0

0

0

0

Irlande

25

0

0

0

0

0

Italie

11

73,6

2,4

76

108,6

8 à 9

Luxembourg

(a)

0

0

0

0

0

Pays-Bas  

(a)

0

0

0

0

0

Portugal

9

3,3

2

5,3

7,6

2

Royaume-Uni

65

29,1

50,4

79,6

113,7

13

Suède

(a)

0

0

0

0

0

Autres Europe de l'Ouest

10 (b)

0

0

0

0

0

TOTAL

198

211,8

87,8

299,7

428,1

>25

Source : [187, INTERLAINE, 1999]

Remarques :
Unité : milliers de tonnes/an
(a)      Compris dans “Autres pays de l'Europe de l'Ouest”.
(b)      Autriche, Belgique, Danemark, Finlande, Islande, Luxembourg, Malte, Pays-Bas, Norvège, Suède et Suisse.
(c)      En supposant une production annuelle de 70 %.
(d)      Une deuxième usine de lavage/peignage en Allemagne n'est pas considérée comme opérationnelle.

Tableau 1.3 : Production et lavage de la laine dans les pays membres de l'Union Européenne
[187, INTERLAINE, 1999]

Les données démontrent qu'environ 90 % de l'activité de lavage de l'UE est concentrée sur la France, l'Allemagne, l'Italie et le Royaume-Uni, tandis que huit pays membres de l'Union Européenne ne disposent d'aucune usine de lavage.

L'industrie du lavage et du peignage au Royaume-Uni est la plus importante d'Europe, bien qu'elle ne soit que légèrement supérieure à celle de l'Italie. Environ deux tiers de la production de lavage au Royaume-Uni comprennent les laines grossières destinées aux fils de laine pour tapis.

La figure 1.1 représente les quantités de laine lavée dans les 15 pays membres de l'UE en terme de poids de laine brute (laine en suint), l'unité la plus fréquemment utilisée par les laveurs pour exprimer leur capacité de traitement.

Figure 1.1 : Estimations des quantités de laine brute lavées au cours de l'année 1997 dans les 15 pays membres de l'UE.
[187, INTERLAINE, 1999]

Au cours de la période de 1993 à 1997, la production totale dans les pays membres de l'UE a régressé de presque 10 %, passant de 326 millions de kg (laine propre) en 1993 à 300 millions de kg en 1997. Au sein de cette tendance générale, une baisse plus forte a été constatée dans l'Europe du Nord (Allemagne, Belgique, France et le Royaume-Uni) à côté d'une augmentation de la production en Espagne et en Italie. Malgré un déclin global de la production dans le secteur du lavage européen relativement lent, des changements considérables d'ordre structurel ont eu lieu. La nature concurrentielle de l'industrie et le coût ainsi que les difficultés techniques pour être en conformité avec la législation de plus en plus sévère en matière d'environnement ont été le moteur de ces changements. Plusieurs usines de lavage de petite et grande taille ont été poussées au-delà de leurs limites de viabilité commerciale et économique et ont cessé leur activité. Dans la plupart des cas, leur part de marché a été absorbée par les concurrents. Ainsi, il existe maintenant moins de sociétés dans ce secteur, qui traitent en moyenne des quantités de laine plus importantes. Cette tendance au regroupement s'avère être particulièrement vraie au Royaume-Uni, où une large partie du commerce de l'industrie du lavage consiste à traiter les laines britanniques et irlandaises. Presque 80 % [1] de la production de laines britanniques et irlandaises atteignant 90 000 tonnes sont lavées au Royaume-Uni, et il est peu probable que cette activité cesse au profit de concurrents d'autres pays [187, INTERLAINE, 1999] .

[1] Une enquête sur les laveurs de laine du Royaume-Uni, réalisée en 1997 par ENco montrait qu'ils ont traité au cours de l'année précédente 71 millions de kilogrammes de laines (brute) britanniques et irlandaises.

1.2 Secteur de l'ennoblissement textile (à l'exclusion des revêtements de sol)

L'information qui suit a pour source [278, EURATEX, 2002] .

1.2.1 Organisation du secteur

L'objectif essentiel de l'ennoblissement textile consiste à donner aux étoffes l'aspect visuel et les propriétés physiques et esthétiques exigés par les consommateurs. Les opérations principales concernées sont le blanchiment, la teinture (de fils, étoffes, vêtements de prêt-à-porter), l'impression, l'enduction/l'imprégnation et l'application de divers apprêts fonctionnels.

Dans la plupart des cas, le processus d'ennoblissement textile est combiné avec le procédé de fabrication qui confère au produit final sa forme particulière. Les principales catégories de produits couvrent les textiles d'habillement, les textiles d'intérieur (tissus d'ameublement, rideaux et tapis qui sont examinés dans la section 1.3), le linge de maison (linge de lit, de bain et de table) et les textiles techniques (étoffes pour automobiles, géotextiles et textiles médicaux).

Bien qu'il existe des sociétés qui disposent de plusieurs procédés de fabrication, la plupart des entreprises dans le secteur de l’ennoblissement textile sont spécialisées dans un seul type de traitement. On distingue les principaux types de sociétés ci-après :

teinturiers de fils à façon ou teinturiers négociants de fils,

teinturiers d’étoffes à façon ou teinturiers négociants d’étoffes,

imprimeurs textiles à façon ou imprimeurs textiles négociants,

entreprises intégrées, comportant les procédés de filature et/ou de tissage, plus l'ennoblissement.

1.2.2 Production et données économiques

En 2000, le chiffre d'affaires total réalisé avec plus de 117 000 salariés par l'industrie UE de l'ennoblissement textile s'est élevé à environ 11 000 millions d'euros. La majorité des entreprises d'ennoblissement textile de l'Union Européenne sont des PME. La figure 1.2 présente l'importance de l'industrie de l'ennoblissement textile dans les pays membres de l'UE.

Figure 1.2 : Production de l’industrie de l’ennoblissement de l’UE
[278, EURATEX, 2002]

La répartition des principaux types de fibres utilisées dans l'industrie de l’ennoblissement textile est la suivante [315, EURATEX, 2002] :

- coton

45

- laine

8

- polyester

14

- soie

2

- viscose

12

- acrylique

4

- autres

15

Total

100 %

Les fibres sont transformées en produits finis dont les principales catégories en pourcentage sont les suivantes :

- textiles d'habillement

45

- linge de maison  

20

- textiles d'intérieur

10

- textiles techniques

18

- autres

7

Total

100 %

1.3 Tapis

1.3.1 Organisation du secteur

La forte spécialisation de ce secteur bien intégré a déjà été mentionnée. La fabrication des tapis, la filature de fils pour tapis et l'industrie de la teinture associée peuvent être divisées en un nombre de sous-secteurs de base, bien qu'il puisse y exister des variations considérables. Tous les secteurs sont susceptibles de traiter des combinaisons de fibres 100 % synthétiques, de fibres 100 % naturelles et/ou des mélanges des deux, étant donné que de nombreux procédés utilisés ne sont pas spécifiques à la fibre.

Le tableau 1.4 met en évidence cinq catégories principales d'entreprises qui mettent généralement en œuvre des procédés au mouillé (en italiques dans le tableau) :

teintureries à façon de fibres en bourre,

teintureries de fils à façon,

usines de production de fils qui, en plus du processus de teinture, réalisent la transformation des fibres en fils, vendant les fils teints en tant que produits finis,

teintureries en pièce à façon,

usines de fabrication de tapis intégrées, qui réalisent l'ensemble des processus mécaniques, les opérations de teinture et d’apprêt requises pour transformer les fibres naturelles et synthétiques en tapis finis.

Sous-secteur

Principales caractéristiques et principaux procédés au mouillé (en italique)

Produit fini

Traitement de fibres en bourre à façon          

Teinture des fibres en bourre

Fibres en bourre teintes, destinées à la fabrication des fils

Traitement de fils à façon

Lavage des fils et apprêt chimique

Teinture sur fil 

Fils teints destinés à la fabrication des tapis

Fabrication de filés de fibres

Achat de matières brutes (fibres) ou production sur place              

Transformation en fils

Teinture/traitement au mouillé réalisés à façon

Commercialisation de fils finis

Fils teints et écrus pour la fabrication de tapis

Fabrication intégrée de fils

(éventuellement sur

plusieurs sites)

Achat de matières brutes (fibres) ou

production sur place

Teinture de fibres en bourre

Transformation en fils

Lavage des fils et apprêt chimique

Teintures sur fil et apprêt chimique

Fixation des fils

Commercialisation des fils finis

Fils teints et écrus pour la fabrication de tapis

Tufting, tissage et

contrecollage à façon      

Transformation de fils en tapis  

Contrecollage et apprêt mécanique

Tapis fini          

Teinture en pièce à façon

Teinture et/ou impression

Contrecollage et apprêt mécanique

Apprêt chimique

Tapis fini     

Fabrication de tapis

Achat de fils teints et finis

Transformation en tapis

Traitements chimiques par application de mousse          

Contrecollage et apprêt mécanique

Commercialisation de tapis finis

Tapis pour la vente par contrat et au détail

Fabrication intégrée de tapis

(éventuellement sur

plusieurs sites)

Note ⁽¹⁾

Le lavage de la laine brute peut être réalisé au sein du

groupe ou à façon       

Achat/fabrication de matières premières

(fibres)            

Lavage de laine brute ⁽¹⁾

Teinture de fibres en bourre

Transformation en fils

Lavage de fils  et apprêt chimique

Teinture de fils et apprêt chimique

Fixation des fils

Transformation en tapis

La teinture  en pièce des tapis

Traitements chimiques par application de mousse

Contrecollage et apprêt mécanique

Commercialisation de tapis finis

Tapis pour la vente par contrat et au détail

Tableau 1.4 : Structure de base de l'industrie de fabrication des tapis
[32, ENco, 2001]

Le tableau 1.5 indique les localisations d'entités commerciales à l'intérieur de l'Union Européenne. Il est à remarquer que des unités de production individuelles peuvent faire partie d'un grand groupe et fournir des prestations à d'autres membres de la même organisation. De façon similaire, si le planning de fabrication le requiert, un filateur, qui dispose de ses propres installations de teinture peut avoir recours à un teinturier à façon ou, en cas de capacité disponible, réaliser lui-même du travail à façon pour d'autres sociétés.

Pays

Fabricants de tapis(a)

Filateurs de fils (b)

Teinturiers à façon(c)

Allemagne

38

4

2

Autriche

4

Belgique

64

12

9

Danemark

12

2

Espagne

3

Finlande

4

1

1

France

16

1

1

Grèce 

2

Irlande

4

1

Italie

9

1

Luxembourg

Pays-Bas   

34

1

3

Portugal

2

1

Royaume-Uni   

87

30

9

Suède

2

Sources

(a) International Carpet Yearbook 2000 – il recense tous types de produits et de fibres
(b) International Carpet Yearbook 2000 & Wools of New Zealand – il inclut les filateurs disposant d'une teinturerie
(c) ENco et Wools of New Zealand – recense l'ensemble des fibres

Tableau 1.5 : Localisation de l'industrie du tapis et nombre d'entités commerciales au sein de l'Union Européenne
[32, ENco, 2001]

1.3.2 Production et données économiques

Tel qu'illustré par la figure 1.3, l'industrie européenne du tapis représente 38 % de la production mondiale (après les Etats Unis avec 58 %).

Figure 1.3 : Production de tapis et de carpettes en 1999 au niveau international
[63, GuT/ ECA, 2000]

L'Allemagne, la Belgique, la France, les Pays-Bas et le Royaume-Uni sont tous d'importants producteurs à la fois pour la consommation à l'intérieur de l'Union Européenne et pour les marchés d'exportation dans le monde. La production européenne de tapis excède la consommation de façon significative (figure 1.4), ce qui démontre l'importance des marchés d'exportation pour l'industrie européenne.

Figure 1.4 : Production et consommation de tapis dans quelques pays membres de l'UE
[32, ENco, 2001]

Parmi les trois produits finaux de l'industrie de fabrication de tapis - les tuftés, les tissés et les feutres aiguilletés – les tuftés représentent 66 % de la production de l'UE, ce qui est illustré dans les figures 1.5 et 1.6 par la production de 1995.

Figure 1.5 : Production de tapis et de carpettes en 1995 réalisée par les principaux producteurs de tapis et de carpettes en Europe
[63, GuT/ ECA, 2000]

Figure 1.6 : Production globale de tapis et de carpettes en Europe en 1995
[63, GuT/ ECA, 2000]

1.4 Principales questions environnementales

Les principales questions environnementales soulevées par les activités de l'industrie textile qui sont traitées dans ce document, concernent essentiellement les rejets dans l'eau, les émissions dans l'air ainsi que la consommation d'énergie.

Parmi celles-ci, l'eau représente la préoccupation première. En effet, pour l'industrie textile, l'eau constitue le principal vecteur pour éliminer les impuretés, appliquer les colorants et produits d'apprêt ainsi que pour générer de la vapeur.

A l'exception d'une faible quantité d'eau évaporée pendant le séchage, la majeure partie de l'eau utilisée est rejetée sous forme d'effluents aqueux. Par conséquent, la quantité d'eau évacuée et la charge chimique qu'elle véhicule constituent le problème majeur.

Le tableau 1.6 donne une vue d'ensemble de ces impacts sur l'environnement. Ces données ont fait l'objet d'une extrapolation au niveau européen à partir des résultats d'une étude réalisée en Allemagne et en Autriche.

Substances

Impact sur l'environnement Quantité rejetée en t/an

Sels

200 000 à 250 000

Impuretés provenant de fibres naturelles (y compris les biocides) et de substances associées (par exemple lignine, séricine, cire, etc.).

50 000 à 100 000

Produits d'encollage (principalement les amidons et leurs dérivés, mais également les polyacrylates, l'alcool polyvinylique, la carboxyméthyl cellulose et les galactomannanes )

80 000 à 100 000

Produits de préparation (principalement les huiles minérales, mais également les huiles d'ester).

25 000 à 30 000

Tensio-actifs (dispersants, émulsifiants, détergents et agents mouillants).

20 000 à 25 000

Acides carboxyliques (principalement l'acide acétique)

15 000 à 20 000

Epaississants

10 000 à 15 000

Urée

5 000 à 10 000

Agents complexants

< 5000

Solvants organiques

n.d.

Produits auxiliaires spéciaux plus ou moins toxiques

< 5000

Source : [77, EURATEX, 2000]

Tableau 1.6 : Principaux polluants émanant de l'industrie textile en Europe

Les chiffres indiqués font apparaître que la charge de pollution produite par les activités de l'industrie textile est majoritairement imputable aux substances contenues dans la matière première avant qu'elle n'entre dans la phase du processus d’ennoblissement. On retrouve généralement les substances ci-après :

produits d'encollage,

produits de préparation,

impuretés des fibres naturelles et matières associées.

Les produits d'encollage sont utilisés pour faciliter le processus de tissage. Ils sont éliminés du tissu préalablement aux procédés d’ennoblissement, générant ainsi des niveaux élevés de charges organiques dans l'eau.

Les agents de préparation et les huiles d'ensimage sont appliqués sur les fibres au cours de différentes étapes du processus, à commencer par la fabrication de la fibre elle-même (uniquement pour les fibres synthétiques) jusqu'à la formation du fil. Ces substances organiques sont éliminées pendant le pré-traitement chez l’ennoblisseur, soit en voie humide (lavage) soit en voie sèche (thermofixation). Dans le premier cas, elles contribuent à augmenter la charge organique de l’effluent aqueux final, dans le dernier cas, elles restent en suspension dans l'air.

Toutes les fibres naturelles contiennent un pourcentage d'impuretés et de matières associées. Les matières associées sont des constituants essentiels aux fibres naturelles (par exemple le suint pour la laine, la pectine et l'hémicellulose pour le coton, la lignine pour le lin et la séricine pour la soie), alors que les métaux, les minéraux et les pesticides représentent des impuretés. Toutes ces substances doivent être éliminées de la fibre avant de pouvoir lui appliquer un traitement d'ennoblissement. Par conséquent, ces substances ont un impact potentiel considérable sur l’environnement.

La quantité de produits chimiques et auxiliaires ajoutée en ennoblissement peut s'élever jusqu'à 1 kg par kilogramme de textiles traités, ce qui s'avère être élevé. Il existe un très grand nombre de substances chimiques : les dernières publications de l'association TEGEWA présentent une liste de plus de 7 000 produits auxiliaires. Toutefois, selon la figure 1.7, dans une usine d’ennoblissement représentative, 20 % de cette gamme couvrent 80 % de la consommation annuelle des produits utilisés.

Figure 1.7 : Utilisation caractéristique de produits auxiliaires dans une usine d’ennoblissement représentative
[179, UBA, 2001]

Sur la base des données reprises dans le tableau 1.6, parmi les produits utilisés pendant le processus, les impacts les plus importants sur l'environnement sont dus (dans cet ordre) aux sels, détergents et aux acides organiques.

Les colorants ne sont pas cités dans le tableau car ils ne représentent pas une charge significative en comparaison avec les autres substances utilisées. Néanmoins, ils sont responsables de la coloration des effluents. Cette coloration pose principalement un problème d’ordre visuel - à noter néanmoins dans le cas des couleurs intenses une possibilité de réduction de la transmission de la lumière aux plantes aquatiques. Par conséquent, leur présence dans l'eau est d'importance, non seulement en raison de la couleur, mais également par rapport à d'autres préoccupations environnementales (charge organique difficile à éliminer, AOX, métaux), en particulier en ce qui concerne certaines classes de colorants.

Il convient de citer spécifiquement un certain nombre de familles de produits susceptibles d’être utilisés dans le process textile, en raison de leurs effets négatifs sur l’environnement :

les éthoxylates d'alkylphénol (détergents, agents mouillants, agents d'unisson, etc.) : leurs métabolites (phénols octyliques et nonyliques) sont hautement toxiques pour la vie aquatique : ils influenceraient la reproduction d'espèces aquatiques en perturbant le système endocrinien (les phénols octyliques et nonyliques figurent sur la liste des "Substances Prioritaires" visées de la Directive-cadre sur l'Eau 2000/60/CE, le phénol nonylique étant identifié au titre de "Substance dangereuse prioritaire").

les diphényléthers polybromés et paraffines chlorées (agents ignifuges), phénols halogénés et benzènes (réactifs utilisés dans la production d'ignifuges) : certains produits appartenant à ces classes de substances (par exemple le pentabromodiphényléther, les chloroparaffines C₁₀₋₁₃) ont déjà été identifiés comme "Substances dangereuses prioritaires” en raison de leur toxicité, de leur caractère de persistance et de leur capacité à bioaccumuler, ou ont fait l'objet d'une évaluation dans le cadre du champ d'application du Règlement (CEE) 793/93, qui traite de l’évaluation et de la maîtrise des risques de substances existantes. Pour les autres produits faisant partie de ces classes, le débat sur leurs effets potentiellement négatifs sur l'environnement se poursuit toujours (voir section 8.8.4)

les agents antimites à base de perméthrine et de cyfluthrine (secteur du tapis) et d'autres biocides : ces derniers sont hautement toxiques pour la vie aquatique.

les agents séquestrants, tels que EDTA, DTPA et NTA : ces agents peuvent former des complexes très stables avec les métaux (EDTA et DTPA sont également difficilement biodégradables).

le chlore et les composés libérant du chlore, tel que l'hypochlorite de sodium (agent de blanchiment) et le dichloroisocyanurate de sodium (agent anti-feutrage de la laine) : en présence de composés organiques, ils peuvent réagir pour former des composés organohalogénés adsorbables (AOX).

les composés métalliques, tel que le bichromate de potassium,

les substances potentiellement cancérigènes, telles que de nombreuses amines aromatiques formées par réduction de certains colorants azoïques (voir section 2.7.8.1) ou le vinylcyclohexène et le butadiène-1,3 qui peuvent être présents dans les dispersions de polymères en raison d'une réaction incomplète pendant la polymérisation.

les véhiculeurs, tels que le trichlorobenzène, le o-phénylphénol, etc.

Il est établi [77, EURATEX, 2000] que :

plus de 90 % des produits chimiques organiques et des produits auxiliaires des opérations de pré-traitement et de teinture ne restent pas sur la fibre, contrairement aux opérations d’apprêts.

près de 90 % de la charge organique apportée par la matière brute qui entre dans un procédé d’ennoblissement, est rejetée dans les eaux usées, la quantité restante étant libérée dans l'air.

En ce qui concerne les émissions dans l'air, les composés organiques volatils sont émis dans l'air au cours d'activités particulières, qui sont par exemple :

les procédés d'impression quand ils font appel aux solvants organiques (qui sont contenus par exemple dans les pâtes d'impression pigmentaires),

le nettoyage aux solvants organiques,

les traitements thermiques (thermofixation, séchage, polymérisation par exemple) lorsque les matériaux textiles renferment des substances qui s'évaporent ou se dégradent sous l’effet de la température (par exemple les huiles, plastifiants, apprêts et résidus en provenance de procédés en amont). Les émissions de formaldéhyde et de méthane non brûlé peuvent être particulièrement significatives dans les rames sécheuses à chauffage direct mal entretenues.

la vulcanisation de l'envers (secteur du tapis).

De plus, les émissions de CO2, SOx, NOx  et de particules, associées à la combustion sur le site de combustibles fossiles pour la production de l'énergie thermique, doivent également être prises en compte.

La principale consommation d’énergie provient de la montée et du maintien en température des bains (pré-traitement, teinture, etc.…), du séchage et des opérations de polymérisation. A cet effet, la vapeur est produite sur place. L’électricité est nécessaire au fonctionnement des machines.

2 PROCEDES ET TECHNIQUES APPLIQUES

La chaîne textile commence à la production ou à la récolte de la fibre brute. Les étapes de base au sein de cette chaîne sont présentées schématiquement dans le graphique ci-après et seront décrites dans ce chapitre.

Figure 2 . 1 : Schéma général des procédés dans l'industrie textile

La majeure partie de ce chapitre va décrire les traitements que l'on appelle, d'une manière générale, "procédés d’ennoblissement" (c'est-à-dire le pré-traitement, la teinture, l'impression, les apprêts et l'enduction, y compris le lavage et le séchage). Comme l'indique le schéma, ils peuvent être réalisés à différents stades du procédé de production: les supports destinés à l’ennoblissement peuvent être des étoffes, des fils ou des fibres en bourre.

L’"ennoblissement textile" ne peut être défini comme étant une succession immuable de traitements, mais consiste plutôt en une combinaison de procédés unitaires, qui peuvent être appliqués dans le cadre de la production d'un produit textile selon les exigences de l'utilisateur final. Pour cette raison, les traitements d’ennoblissement seront décrits (de la section 2.6 à la section 2.11) en tant que procédés unitaires, sans prendre en considération l'ordre possible dans lequel ils peuvent être exécutés.

Dans la deuxième partie de ce chapitre (voir section 2.14), une distinction a été faite entre le secteur de l’ennoblissement des tapis et le reste de l'industrie de l’ennoblissement. Des catégories type d’activité ont été identifiées pour chacun des secteurs. L'industrie du lavage de la laine a également été déterminée comme un secteur autonome. Ces catégories présentent des caractéristiques distinctes, qui font l'objet d'une brève description.

Outre les fibres, les matières premières de l'industrie textile comprennent une large gamme de produits chimiques et de produits auxiliaires. Souvent, ces produits chimiques et produits auxiliaires ne sont pas spécifiques à un procédé et peuvent être trouvés à différentes étapes du processus de production. C'est la raison pour laquelle il a été considéré comme plus pratique de présenter la description de ces questions dans des annexes séparées (Annexe I : Produits auxiliaires textiles et Annexe II : Colorants et pigments), Le présent chapitre ne fournira que des informations générales sur les matières brutes textiles, y compris les procédures habituelles de stockage et de manutention.

De même, étant donné l'utilisation multifonctionnelle des machines durant le cycle de production, l'équipement fait l'objet d'une annexe spécifique (Annexe III : Procédés par voie humide : machines et techniques).

2.1 Matières premières

2.1.1 Fibres

Dans l'industrie textile, on utilise deux catégories de fibres : les naturelles et les chimiques Les fibres chimiques regroupent à la fois les matières purement synthétiques d'origine pétrochimique et les matières cellulosiques régénérées fabriquées à partir de fibres de bois. Une classification plus détaillée des fibres est la suivante :

Fibres d'origine naturelle

D'origine animale

laine brute
fibre de soie
poil

D'origine végétale

fibre de coton brut
lin
jute

D'origine minérale

amiante (non utilisée dans l'industrie textile)

Fibres chimiques

Fibres artificielles

viscose, cupro, lyocell
acétate
triacétate

Fibres synthétiques

polymère inorganique

le verre pour les fibres de verre
le métal pour les fibres de métal

polymère organique

polyester
polyamide
polyacrylique polypropylène
élasthanne

Les fibres, dont traite ce document, sont décrites plus en détail ci-dessous, en mettant en particulier l'accent sur les impuretés types qu'elles contiennent. Une partie de ces impuretés va entrer dans le processus textile et influencer les émissions associées.

2.1.1.1 Fibres de polyester

Les fibres de polyester sont formées de macromolécules linéaires présentant dans la chaîne au moins 85 % d'un ester. Actuellement, trois polymères polyester sont commercialisés :

le poly(éthylène téréphtalate) (PET) à base d'éthylène glycol,

le poly(butylène téréphtalate) (PBT) à base de butylène glycol,

et le polytriméthylène téréphtalate (PTT) à base de triméthylène glycol.

Toutefois, jusqu'à présent un seul de ces trois polymères, à savoir le poly(éthylène téréphtalate), également connu sous la désignation de PET, a été largement utilisé dans l'industrie textile. Par conséquent, dans les sections qui suivent, sauf indication contraire, le terme PES sera utilisé pour désigner les fibres de polyester standard à base de PET.

Les fibres de PET possèdent un degré de cristallinité très élevé, ce qui leur confère une excellente résistance à la chaleur et d'autres propriétés mécaniques. D'autre part, cette structure compacte empêche la diffusion des colorants à l'intérieur de la fibre pendant la teinture. Il en résulte que les fibres de PET ne peuvent être teintes à une température inférieure à 100°C, à moins d'utiliser des accélérateurs de teinture (appelés véhiculeurs). Les véhiculeurs sont nuisibles pour l'environnement et, dans de nombreux cas, toxiques pour l'homme. Leur utilisation est actuellement en baisse, mais elle a été de pratique courante pendant de nombreuses années (voir également sections 2.7.8.1 et 8.6.7).

Des fibres de polyester qui peuvent être teintes sans véhiculeurs sont actuellement disponibles sur le marché. Celles-ci comprennent les "fibres de polyester modifiées" ainsi que les fibres de PTT (voir liste ci-dessus). Les "fibres de polyester modifiées" sont à base de PET. Grâce aux modifications physiques et chimiques apportées à la structure de la fibre pendant le procédé de fabrication, elles présentent une cristallinité inférieure, ce qui les rend plus faciles à teindre sans véhiculeurs. Toutefois, en raison de leur coût élevé, l'application de ces fibres est limitée à des segments de marché spécifiques.

En ce qui concerne le PTT, c'est un polyester aromatique (polytriméthylène téréphtalate) qui est réalisé par polycondensation de 1,3-propanediol et d'acide téréphtalique. Le coût élevé de la synthèse du 1,3-propanediol a empêché, pendant de nombreuses années, la commercialisation de cette fibre. Récemment Shell s'est engagé dans une nouvelle voie de synthèse d'un coût moindre pour la production de ce monomère, ce qui s'est traduit par un regain d'intérêt pour les polymères PTT [178, VITO, 2001] . Pour plus d'information sur ces fibres, voir section 4.6.2.

En ce qui concerne les fibres de polyester en général, il est également utile de mentionner que, pendant la réaction de polycondensation, des oligomères cycliques d'une très faible solubilité dans l'eau peuvent se former (1 à 3 % du poids de la fibre [77, EURATEX, 2000] ). Ces oligomères ont tendance à migrer vers la surface de la fibre pendant la teinture, ce qui induit un effet négatif sur l'unisson et les solidités au frottement.

2.1.1.2 Fibres de polyamide

Le polymère de départ résulte de la réaction de polycondensation entre une diamine et un acide dicarboxylique. En fonction du nombre d'atomes de carbone dans le monomère, le produit final pourra être appelé polyamide 6.6 ou polyamide 6.

Le polyamide 6.6 est synthétisé par la polycondensation thermique de quantités équimoléculaires d'acide adipique et de 1,6-hexaméthylènediamine. Le condensat à l'état d'équilibre contient de faibles quantités de monomères et de dimères cycliques (2 %).

Le polyamide 6 est obtenu par polymérisation du monomère cyclique e-caprolactame. La teneur en caprolactame dans le polymère peut être réduite à 0,2 % par l'extraction à l'eau chaude. La teneur en caprolactame augmente au cours de l’extrusion (filage par fusion) et une partie de celui-ci se dissipe partiellement au cours des traitements thermiques ultérieurs.

2.1.1.3 Fibres acryliques

Le polymère est obtenu par polymérisation radicalaire de l'acrylonitrile dans une émulsion aqueuse ou dans un solvant. Le polymère formé, constitué à 100 % d'acrylonitrile (également appelé PAN) donne des fibres possédant une affinité tinctoriale insuffisante, étant donnée la température de transition vitreuse trop élevée (supérieure à 100°C). Pour cette raison, ce polymère n'est plus utilisé dans l'industrie textile. Les fibres acryliques communément disponibles sur le marché à l’heure actuelle, sont des copolymères anioniques qui contiennent 85 à 89 % d'acrylonitrile, 4 à 10 % de comonomères non ioniques (chlorure de vinyle, acétate de vinyle, acrylate de méthyle) et 0,5 à 1 % de comonomères ioniques qui contiennent des groupes sulfonés ou sulfatés.

La fibre peut être produite par filature à sec ou au mouillé. Dans le cas de la technique de filature à sec, le polymère est dissout dans le diméthylformamide (DMF). Pour la technique de filature au mouillé, en plus du DMF, on utilise du diméthylacétamide, du diméthylsulfoxide, du carbonate d'éthyle et des solutions aqueuses de sels ou d'acides inorganiques. On retrouve des résidus de ces solvants (0,2 à 2 % en poids de la fibre) dans les eaux usées issues du pré-traitement.

2.1.1.4 Fibres de polypropylène

Le polymère isotactique est utilisé pour la production de la fibre. A cause de son atome de carbone tertiaire, le polypropylène est très sensible aux fortes températures et à l'oxydation. Les phénols alkylés ou p-xylols, conjointement aux sulfures ou thio-dérivés (le thioproprionate de dilauryle ou de distéaryle) sont utilisés en tant que stabilisateurs. Les substances avec des groupes benzotriazoles, les complexes de nickel, les dérivés anthraquinoniques et les diamines à encombrement stérique sont utilisés en tant qu'absorbeurs d'UV. Ces substances de faible poids moléculaire restent dans les fibres de polypropylène et sont considérées comme pouvant générer des émissions.

2.1.1.5 Elasthanne

Les fibres d'élasthanne sont fabriquées à partir d'un élastomère contenant au moins 85 % de polyuréthanne (PU). Pour la production de la fibre (filage à sec), le polymère est dissout dans de la diméthylacétamide. Des résidus de ce solvant demeurent dans la fibre (<1 % en poids de la fibre) et se retrouvent dans les eaux usées issues du pré-traitement.

Afin de réduire les caractéristiques hautement adhésives et pour garantir des propriétés de glissement suffisantes pendant le procédé, des agents de préparation sont appliqués sur la fibre (complément d'environ 6 à 7 %). Ces produits auxiliaires contiennent 95 % d'huiles silicones et 5 % de tensio-actifs. Le pourcentage élevé d'huiles silicones posera des problèmes environnementaux pendant le pré-traitement de la matière textile lorsque ces substances doivent être éliminées.

2.1.1.6 Viscose

La cellulose constitue la matière de départ. Elle est extraite du bois de conifères et livrée pour la fabrication de la fibre sous forme de feuilles d'une épaisseur d'environ 1 cm. Le bois contient approximativement 40 à 50 % de cellulose utilisable pour la réalisation de la viscose. Tout d'abord, on laisse la cellulose gonfler dans une solution de NaOH. Les flocons blancs ainsi obtenus sont ensuite traités au bisulfure de carbone jusqu'à formation de xanthogénate de cellulose sodique. Le xanthogénate est soluble dans l'hydroxyde de sodium dilué et la solution formée (la pâte de fibres) est d'ores et déjà appelée viscose. La pâte de fibres doit alors être filée. Le filage consiste à coaguler la solution de xanthogénate en sortie de filière dans un bain acide contenant de l'acide sulfurique, du sulfate de sodium et du sulfate de zinc.

2.1.1.7 Cupro

La cellulose (pâte de bois) peut également être dissoute dans une solution aqueuse de sulfate d'ammonium et de sulfate de cuivre. Les fibres cupro sont obtenues par filage au mouillé.

2.1.1.8 Fibres d'acétate

La molécule de cellulose contient 3 groupes alcool. Si 2 à 2,5 de ces 3 groupes sont estérifiés par de l'acide acétique, le polymère est appelé diacétate. Si l'ensemble des trois groupes est estérifié, le polymère obtenu est appelé triacétate. Les fibres d'acétate contiennent moins de 92 % d'acétate de cellulose, mais au moins 74 % des groupes hydroxyles doivent être acétylés.

2.1.1.9 Laine

La laine est un poil animal provenant du mouton. La tonte s'effectue normalement une ou parfois deux fois par an. La qualité et la quantité de la laine varient fortement en fonction de la race du mouton et de son environnement. La laine fait partie d'un groupe de protéines connues sous la désignation de kératine, que l'on trouve également dans les cornes, les ongles, etc.

En plus des fibres de laine, la laine brute contient :

Des impuretés naturelles

Graisse de laine

2 à 25 % de la laine brute

Suint (sueur séchée) 

2 à 12 % en poids de la laine brute

Salissures

5 à 45 % en poids de la laine brute

Des résidus d'insecticides, d'acaricides ou de régulateurs de croissance d'insectes qui sont utilisés en tant que remèdes vétérinaires pour protéger le mouton contre les ectoparasites tels que les poux, acariens, mouches bleues, etc.

Le pourcentage des composants évoqués ci-dessus est susceptible de varier grandement en fonction de l'origine de la laine. Par exemple, la laine fine mérinos, principalement utilisée dans l'habillement, contient généralement 13 % de graisse de laine, tandis que les laines plus grossières du type de celles employées pour les tapis contiennent en moyenne environ 5 % de graisse.

La teneur en fibres propres de la laine brute est habituellement de l'ordre de 60 à 80 %, mais peut varier de 40 à 90 %.

La graisse de laine est insoluble dans l'eau, mais soluble dans des solvants apolaires, tels que le dichlorométhane ou l'hexane. La graisse de laine raffinée constitue un sous-produit de valeur.

Le suint est une matière soluble dans l'eau provenant de la sécrétion des glandes sudoripares de la peau. Le suint est soluble dans des solvants polaires, tels que l'eau et l'alcool.

La salissure peut comprendre une variété de matières, à savoir des impuretés minérales, du sable, de l'argile, de la poussière et des matières organiques.

Les ectoparasiticides ont d'importantes incidences sur les rejets d'effluents provenant du lavage de la laine brute et sur l'élimination des boues générées par le traitement des effluents. Parmi les produits chimiques identifiés dans la laine brute se trouvent :

Des insecticides organochlorés

?-Hexachlorocyclohexane (lindane)

Dieldrine

DDT

Des insecticides organophosphorés

Diazinon

Propetamphos

Chlorfenvinphos

Chlorpyriphos

Dichlorfenthion

Des insecticides pyréthroïdes synthétiques

Cyperméthrine

Deltaméthrine

Fenvalerate

Fluméthrine

Cyhalothrine

Des régulateurs de croissance d'insectes

Cyromazine

Dicyclanil

Diflubenzurone

Triflumuron

Les insecticides organochlorés sont dangereux en raison de leur persistance et de leur bioaccumulabilité. Ils sont alors susceptibles d'avoir des effets à long terme (à la fois en termes de distance de la source et de temps après pulvérisation). Le ?-Hexachlorocyclohexane (également appelé lindane) est le plus toxique (et également le plus actif en tant que pesticide) parmi les isomères hexachlorocyclohexanes (les a-HCH et ß-HCH). Le produit technique brut contient du a-HCH et du ß-HCH, l'isomère ß étant le plus persistant. Les composés lindane et DDT sont des substances bien étudiées avec une capacité de perturbation endocrinienne démontrée.

Les pesticides pyréthroïdes synthétiques présentent une toxicité aquatique élevée (la concentration sans effet annoncée pour la cyperméthrine est estimée à 0,0001 µg/l, la valeur correspondante pour les insecticides organophosphorés, le diazinon et le propethamphos, étant de 0,01 µg/l – standards britanniques de qualité en matière d'environnement, exprimés en tant que moyenne annuelle). Les insecticides organophosphates présentent une toxicité aquatique moindre que les insecticides pyréthroïdes synthétiques et sont moins persistants que les insecticides organochlorés. Toutefois, ils ont une toxicité élevée pour l'homme (par conséquent, des problèmes peuvent survenir par exemple pour des opérateurs de teinture en présence d'organophosphatés volatils à la vapeur [279, L. Bettens, 2001] ).

Tous les principaux pays producteurs ont interdit l'utilisation de pesticides organochlorés pour les soins des moutons, mais il existe des preuves selon lesquelles la laine en provenance d'anciens états de l'Union Soviétique et d'Amérique du Sud contient du lindane à des concentrations détectables. Ceci semblerait indiquer soit que leurs pâturages sont fortement contaminés, soit que ce composé continue à être utilisé occasionnellement pour le traitement des moutons contre les ectoparasites.

La laine en provenance de la majorité des nations productrices contient des traces de médicaments utilisés légalement pour le traitement des moutons contre les infestations par les poux, les tiques et les acariens. Ces substances peuvent être des insecticides organophosphatés, généralement du diazinon, du propetamphos et du trans-chlorfenvinphos, des insecticides pyréthroïdes synthétiques, habituellement de la cyperméthrine, et des régulateurs de croissance d'insectes tels que le cyromazine. L'incidence de ces substances sur la laine est variable et dépend du mode d'utilisation légale autorisée dans chaque pays.

Les fabricants peuvent utiliser une base de données, qui contient en termes de quantité l'information sur les teneurs de la laine en insecticides organochlorés, organophosphorés et pyrethroides synthétiques en provenance des principaux pays producteurs. L'ENco tient à jour une base de données de ce type. Les fabricants utilisent ces données pour éviter de transformer de la laine d'origine suspecte. Le système profite immédiatement aux fabricants qui achètent et transforment de la laine en provenance de sources connues. Il est possible que les façonniers de fibres en bourre ou de fils ignorent l'origine des fibres qu'ils transforment. Il leur est alors plus difficile de contrôler les matières premières entrantes en utilisant cette approche.

De plus amples informations sur les ectoparasiticides sont fournies dans la section 2.3.1, qui examine le procédé de lavage de la laine.

2.1.1.10 Soie

La soie ne représente que 0,2 % de la production totale de fibres. Pourtant, cette fibre est très importante pour les articles de "niche", tels que les chemisiers, les vestes et écharpes pour dames.

La soie provient du ver à soie, qui file un cocon autour de lui-même. Il s'agit d'une fibre protéinique comme la laine et constitue le seul filament naturel utilisé avec succès dans l'industrie textile (la longueur du fil varie de 700 à 1 500 m).

La fibre de soie est constituée par des filaments de fibroïne enrobés de séricine (gomme de soie), qui doit être enlevée pendant le pré-traitement.

2.1.1.11 Coton et lin

La fibre de coton est principalement constituée de cellulose et de quelques autres composants présentés dans le tableau ci-dessous.

Substance

Teneur

Cellulose

88 à 96 %

Substances pectiques

0,7 à 1,2 %

Cire

0,4 à 1,0 %

Protéines

1,1 à 1,9 %

Cendres

0,7 à 1,6 %

Autres composants organiques

0.5 à 1.0 %

Source : [186, Ullmann's, 2000]

Tableau 2.1 : Composition chimique de la fibre de coton

Dans le cadre de la production du coton, il est possible d'utiliser des produits chimiques tels que des pesticides, des herbicides et des défoliants, et des traces de ces produits peuvent subsister dans les fibres du coton brut qui arrive à l'usine textile. Toutefois, cela n’est pas une préoccupation pour l'industrie textile (le problème se situe plutôt auprès des producteurs). En fait, des tests menés entre 1991 et 1993 sur des échantillons de coton provenant du monde entier, ont révélé des teneurs en pesticides inférieures aux valeurs limites pour les denrées alimentaires. [11, US EPA, 1995] .

D'autres sources ( [207, UK, 2001] ) font état, il y a quelques années, de balles de coton contaminées par le pentachlorophénol, qui était non seulement utilisé en tant que défoliant, mais également en tant que fongicide appliqué sur les balles de coton pendant le transport.

Le lin est une fibre libérienne. De nombreux facteurs économiques ont contribué au fait que cette fibre a perdu beaucoup de son importance passée. Toutefois, le lin reste une fibre noble avec une large gamme d'applications.

2.1.2 Produits chimiques et produits auxiliaires

Un grand nombre de colorants/pigments organiques et de produits auxiliaires est appliquée dans l'industrie textile. Dans le présent document ils seront divisés dans les catégories ci-après :

colorants et pigments,

produits chimiques de base (également connus en anglais sous la désignation de "commodities"), qui comprennent tous les produits chimiques inorganiques, les agents réducteurs et les agents oxydants ainsi que les acides organiques aliphatiques,

les produits auxiliaires, qui englobent tous les produits auxiliaires textiles contenant principalement des composants organiques, à l'exception des agents réducteurs et oxydants organiques et des acides organiques aliphatiques. Ils sont également connus sous la dénomination de " Produits de spécialités" en mélange et sous forme de formules déposées, dont la composition n'est pas entièrement révélée.

Pour donner une idée de la variété de produits disponibles sur le marché (en particulier pour les produits auxiliaires), il est intéressant de noter que le "2000 Textile Auxiliaries Buyers' Guide" reprend plus de 7 000 produits commerciaux à base de 400 à 600 composants actifs. Ils sont classés selon la nomenclature TEGEWA bien établie, en fonction de leur usage fonctionnel au sein du procédé de production, bien que la nature chimique de ces produits soit trop variée pour les attribuer explicitement à une seule catégorie.

Pour des raisons pratiques, l'information concernant les colorants et les auxiliaires textiles est donnée dans le présent document dans des annexes séparées (voir sections 8 et 9).

2.1.3 Manutention et stockage des matières

Les matières premières sous forme de fibres arrivent sur le site en balles pressées, stockées dans un entrepôt couvert, qui peut également être utilisé pour entreposer et expédier des produits finis destinées aux clients.

Les produits chimiques de base, les acides, alcalis et les produits chimiques auxiliaires en vrac sont normalement gardés dans une zone de stockage réservée ou délimitée. Les conteneurs de gros volume peuvent être placés en plein air. Les matières de grande valeur et qui sont sensibles à l'humidité ou à l'environnement sont normalement directement transférées dans la zone de préparation ("la cuisine à couleurs") d'où elles sont distribuées.

Quelques colorants organiques synthétiques peuvent constituer un risque potentiel pour la santé. Pour cette raison, les cuisines à couleurs sont normalement équipées de systèmes d'extraction et de filtration de l'air, afin de supprimer les poussières sur le lieu de travail pendant la distribution.

Les produits chimiques (colorants, pigments, produits chimiques de base et produits auxiliaires) sont quantifiés aussi bien sous forme de poudres que sous forme de solutions. Cette opération peut être réalisée manuellement ou au moyen de dispositifs de mesure assistés par ordinateur.

Les quantités de produit nécessaires mesurées doivent en règle générale être distribuées, diluées ou mélangées avant l'alimentation des machines d'ennoblissement. On rencontre de nombreux systèmes dans l'industrie, allant de procédures totalement manuelles jusqu'aux procédures entièrement automatiques. Dans le cas de systèmes manuels, les produits chimiques préparés sont directement ajoutés dans la machine ou conservés dans une cuve de stockage à proximité de l'équipement, d'où s'effectue l'alimentation de la machine par pompage. Dans les sociétés de plus grande taille, les produits chimiques sont habituellement mélangés dans une station de mélange centralisée, qui assure l'alimentation des différentes machines par l'intermédiaire d'un réseau de tuyauteries. Les quantités et l'adjonction de produits chimiques et de produits auxiliaires font normalement l'objet d'un appel automatique en fonction de programmes prédéterminés (pour de plus amples détails concernant les systèmes de dosage et de distribution, voir section 4.1.3).

2.2 Fabrication des fibres : fibres chimiques (synthétiques et artificielles)

D'une manière caractéristique, les fibres chimiques sont extrudées en filaments continus, qui peuvent ensuite être :

utilisés directement (en général, après façonnage ou texturation supplémentaire) ;

coupés en fibres de longueur variable pour être filés selon un procédé ressemblant à celui utilisé pour la laine ou le coton (voir section 2.4).

Trois principales méthodes sont utilisées pour la production de filaments continus (filage primaire) :

filage par fusion,

filage à sec,

filage au mouillé.

Filage par fusion : Le polymère est fondu dans une extrudeuse à fusion. Le liquide obtenu est poussé dans la filière sous pression et refroidi par un jet d'air pour former le filament. Un produit d'ensimage est généralement appliqué à la partie basse de la cheminée de filage. Le procédé de fusion est adapté aux fibres thermoplastiques, telles que le polyester, le polyamide, les polyoléfines (par exemple le polypropylène) et la fibre de verre.

Filage à sec : Le polymère est dissout dans un solvant. Le polymère dissout est extrudé à travers une filière dans une chambre d'air ou de gaz chauffé, où les solvants s'évaporent et où se forme le filament. Ce filament fait l'objet d'un traitement d'ensimage ultérieur. Le procédé de filage à sec est principalement mis en œuvre pour l'acétate, le triacétate et le polyacrylonitrile.

Filage au mouillé : Le polymère est dissout dans une solution. Cette solution passe sous pression à travers une filière dans un bain liquide, dans lequel le polymère est insoluble. Dès la dissipation du solvant la fibre se forme. L'élimination du solvant peut être assurée par extraction ou par réaction chimique entre la solution de polymère et un réactif dans le bain de filature réactive. Le solvant résiduel peut être extrait par simple lavage. Une fois le fil formé et le solvant éliminé par lavage, un ensimage peut être appliqué. Les fibres de viscose et les fibres acryliques sont produites par le procédé de filature au mouillé.

Les traitements appliqués après le filage primaire varient en fonction du produit final et de la fibre produite. A ce stade, deux étapes de procédés simplifiées peuvent être identifiées :

le procédé de fabrication de filaments plats ou texturés,

le procédé de fabrication de fibres discontinues.

Figure 2.2 : Etapes simplifiées du procédé de fabrication de filaments continus (filaments plats et texturés) et de fibres discontinues

Selon le schéma ci-dessus, les agents de préparation peuvent être appliqués à différents stades de la fabrication des fibres chimiques. L'application d'agents de préparation au cours du filage (fabrication de la fibre) est habituellement suivie d'adjonctions supplémentaires pendant la filature secondaire, au moment de la fabrication du fil, y compris les opérations de filage sur tubes coniques, de retordage, d'ourdissage, etc.

Les agents de préparation doivent être éliminés pour garantir une pénétration uniforme des colorants puis des apprêts afin d'éviter une réaction ou une précipitation avec ces derniers. En raison de leur teneur organique élevée et de leur bioéliminabilité souvent réduites, ces substances sont à l'origine de la pollution des eaux usées et des émissions dans l'air au cours du pré-traitement ultérieur de la fibre. A cet égard, la production de filaments destinés à la réalisation de tricots et à la fabrication des fibres élastomères est d'une importance particulière, étant donné que dans ce cas la quantité d'agents de préparation appliquée est plus élevée.

La quantité d'agents de préparation appliquée varie en fonction de la fibre (par exemple polyester, polyamide, etc.) et de la présentation (filaments plats ou texturés, fibres discontinues). Des informations concernant les propriétés chimiques des agents de préparation et la quantité appliquée sur la fibre sont fournies dans la section 8.2.

2.3 Préparation des fibres : fibres naturelles

2.3.1 Laine

La laine est habituellement "ouverte" et dépoussiérée avant qu'elle ne soit mise dans la laveuse. Il s'agit d'une opération mécanique destinée à éliminer la poussière de la laine par agitation et à ouvrir les toisons, afin d'améliorer le rendement de l'élimination des polluants par la laveuse. Le procédé assure également un mélange vigoureux et produit une couche de fibres, dont la présentation est adaptée à la laveuse. Les procédés d'ouverture et de dépoussiérage peuvent être plus ou moins poussés selon les caractéristiques de la laine à traiter. Le procédé génère des déchets solides, comprenant des impuretés, du sable, des fragments de fibres et des substances végétales.

Par la suite, le procédé de lavage de la laine brute permet d'éliminer les polluants de la fibre de laine et de la préparer aux opérations ultérieures.

Pour presque toutes les usines de lavage, cette opération se fait dans l'eau. En effet, le lavage au solvant est pratiqué de façon moins courante. Il n'existe dans le monde entier qu'environ cinq sociétés qui effectuent le dessuintage aux solvants organiques [18, VITO, 1998] .

2.3.1.1 Lavage à l'eau

Un équipement traditionnel de lavage de la laine est représenté figure 2.3. Le procédé est réalisé en faisant passer la laine dans une série de 4 à 8 cuves de lavage, dont chacune est suivie d'une calandre ou d'un foulard d'exprimage, qui enlève l'excédent de bain de lavage de la laine et la réintroduit dans la cuve suivante. L'eau propre est introduite dans la dernière cuve et alimente les autres cuves l'une après l'autre à contre-courant, la vidange contrôlée se faisant au niveau de la première cuve en fin de procédé.

Figure 2.3 : Système conventionnel de lavage de la laine
[8, Danish EPA, 1997]

Dans les cuves de lavage, l'élimination du suint de laine est assurée par dissolution, celle de la graisse par émulsification et celle des impuretés par dispersion.

Pour les laines mérinos, la première cuve peut être remplie d'eau uniquement. Dans ce cas, elle élimine le suint soluble dans l'eau, avant que la laine n'entre dans le procédé de lavage proprement dit (cette cuve est habituellement appelée "cuve de désuintage").

Afin d'obtenir l'émulsification de la graisse, les cuves de lavage sont remplies d'un détergent et souvent de carbonate de sodium ou d'autres alcalis, qui agissent en tant qu'adjuvants. Généralement les concentrations en détergent et en adjuvant sont les plus élevées dans la première cuve, et décroissent dans les cuves qui suivent.

Les tensio-actifs non-ioniques synthétiques constituent les détergents principalement utilisés par les laveurs de laine, à savoir les éthoxylates d'alcool et les éthoxylates d'alkylphénol. Quelques laveurs annoncent également utiliser des "détergents avec solvants" pour l'élimination de liquides indélébiles sur les toisons.

L'étape finale consiste à rincer la laine par un passage dans des cuves qui ne contiennent que de l'eau.

Dans les usines de lavage de laines grossières, la dernière cuve de la ligne de lavage est parfois utilisée pour des traitements chimiques. Dans ce cas, elle est isolée du système de circulation à contre-courant du bain de lavage et peut également être isolée de la canalisation d'évacuation si le traitement chimique utilise des produits chimiques écotoxiques. Le traitement le plus couramment utilisé est celui du blanchiment, au cours duquel du peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) et de l'acide formique ou de l'acide acétique sont utilisés. D'autres traitements parfois appliqués incluent le traitement antimites à l'insecticide pyréthroïde synthétique et à l'acide formique ou à l'acide acétique ainsi que la stérilisation (des poils de chèvres) au formaldéhyde.

Le point de fusion de la graisse de laine se situe aux alentours de 40°C. Etant donné que l'élimination de la graisse de laine solide au moyen de détergents est une procédure longue et difficile, la température de 40°C est la température la plus basse à laquelle les bains de lavage sont efficaces pour éliminer la graisse. En outre, les détergents non ioniques perdent en efficacité plus rapidement en-dessous de 60°C, les températures de lavage et de rinçage sont donc habituellement comprises entre 55 à 70°C.

Après avoir quitté le dernier rouleau exprimeur, la laine contient 40 à 60 % d'humidité. Elle est donc séchée par convection dans un séchoir à air chaud. En règle générale le chauffage est assuré par des tuyauteries de vapeur en circuit fermé ou par un chauffage au gaz. La régulation de la température du séchoir peut être commandée par un signal provenant d'un dispositif de détection de l'humidité ambiante qui règne dans le séchoir ou de la teneur en humidité de la laine à la sortie, permettant ainsi d'économiser de l'énergie et d'éviter un séchage excessif de la laine.

La conception mécanique des laveuses de laine et les systèmes de circulation des bains de lavage et de rinçage varient considérablement. Etant donné que ces éléments exercent une influence directe sur la consommation d'énergie et d'eau, ainsi que sur l'élimination partielle des contaminants dans les effluents, il est important de les décrire plus en détail.

Les usines de lavage de la nouvelle génération, telle que celle illustrée en figure 2.4, disposent d'un système intégré de récupération de la graisse et des impuretés.

Figure 2.4 : Schéma représentant une ligne de lavage, un procédé de traitement des déchets intégré et une station de traitement des effluents sur site
[187, INTERLAINE, 1999]

Les impuretés ayant tendance à se déposer au fond de la cuve, les cuves de lavage modernes sont généralement équipées d'un fond en forme de trémie, d'où le dépôt est éliminé par gravité, en ouvrant une vanne. L'ouverture de la vanne peut être commandée par une minuterie ou réagir à un signal provenant d'un turbidimètre, qui détecte l'épaisseur des impuretés en suspension au fond de la trémie. Les déversements des fonds de cuve sont collectés vers un réservoir de décantation, d'où, suite à une sédimentation par gravité, la solution est partiellement recyclée vers la cuve 1, où elle est évacuée en partie. Des floculants peuvent être ajoutés dans le réservoir de décantation pour favoriser la séparation des impuretés. Pour l'enlèvement des impuretés on peut également utiliser un décanteur centrifuge ou un hydrocyclone de préférence à la décantation par gravité.

Pour la récupération de la graisse, les cuves récentes sont équipées d'un réservoir latéral, dans lequel sont recueillies les solutions riches en graisse éliminées de la laine grâce au foulard d'exprimage. A partir de là, une partie du fluide peut être pompée vers la cuve précédente ou, dans le cas de la cuve 1, vers une centrifugeuse à graisse primaire, qui sépare la solution en trois phases. La phase supérieure appelée la crème, est riche en graisse et passe à la centrifugeuse secondaire et éventuellement à la centrifugeuse tertiaire pour l'égouttage mécanique, pour finir par générer une graisse anhydre ; la phase inférieure, qui est riche en impuretés, est amenée dans le réservoir de décantation. Par rapport à la solution de départ, la phase intermédiaire est appauvrie à la fois en graisse et en impuretés et divisée, une partie étant recyclée vers la cuve 1, l'autre partie étant évacuée.

Dans une variante couramment utilisée des équipements de recyclage décrits ci-dessus, les circuits d'élimination des impuretés et de recyclage de la graisse sont combinés. Dans ce cas, le bain de lavage peut être évacué par les fonds de cuves uniquement ou à la fois par le haut et le bas, en passant d'abord dans l'équipement d'élimination des impuretés et ensuite dans la centrifugeuse de graisse primaire.

Quelques laveuses recyclent l'eau de rinçage (voir figure 2.4). Le flux de la première cuve de rinçage peut être traité pour être réutilisé dans la dernière cuve de rinçage. Normalement, cela se fait par élimination des impuretés au moyen d'un hydrocyclone, tout en faisant passer l'eau à travers un dispositif de filtration sur membrane afin d'éliminer encore plus d'impuretés.

En principe, il est nécessaire de purifier les solutions sales recueillies dans les fonds des cuves de rinçage, mais ce n'est pas toujours le cas.

L'épuration des cuves de rinçage dépendra du rendement des cuves. Certaines laveuses actuelles sont équipées d'évacuation de cuves de rinçage commandées par des détecteurs de corps solides, mais généralement, les cuves de rinçage sont simplement pourvues d'une minuterie commandant l'évacuation de la solution du fond, qui fonctionne automatiquement, quel que soit l'état de la solution [208, ENco, 2001] .

Les circuits d'élimination des impuretés et de la graisse décrits ci-dessus sont utilisés à différentes fins. Ils économisent l'eau par le recyclage des effluents vers la laveuse et ils font office de traitement partiel des effluents intégré au procédé. La graisse de laine récupérée peut être vendue, bien que le marché pour ce sous-produit ait été aléatoire au cours des toutes dernières années. Enfin, étant donné que les stations dépuration sont les seuls endroits d'évacuation possibles des bains de lavage hautement chargés, il est possible d’installer en ces points des vannes et des appareils de mesure, afin de contrôler la consommation d'eau sur la ligne de lavage.

Pour plus d'information sur la performance des circuits d'élimination et de récupération de graisse, voir sections 3.2.1, 4.4.1 et 4.4.2.

2.3.1.2 Questions environnementales associées au lavage à l'eau de la laine

La présente partie examine les questions environnementales associées au procédé de lavage global, y compris le traitement des effluents du procédé.

Les principaux problèmes environnementaux associés au procédé de lavage de la laine sont dus aux rejets dans l'eau. Toutefois, les déchets solides et les émissions à l'atmosphère doivent également être pris en considération.

Pollution de l'eau

L'élimination des polluants présents dans la fibre brute, conduit au rejet d'effluents dont les principales sources de pollution sont :

les substances organiques hautement concentrées en suspension et en solution, en même temps que la salissure (impuretés) en suspension,

Les micro-polluants provenant des médicaments vétérinaires administrés aux moutons pour les protéger contre les parasites externes.

On retrouve également des détergents dans les effluents aqueux, qui contribuent à l'augmentation de la demande chimique en oxygène des effluents (DCO). Le détergent est recyclé via le circuit de récupération de la graisse et d'élimination des impuretés. Il en résulte, que le faible rendement à l'intérieur de ce système de récupération est associé à des quantités de détergents plus élevées dans les effluents. Comparativement à la demande chimique en oxygène imputable à la cire, aux impuretés, etc., les détergents peuvent être considérés comme étant un facteur mineur en matière de pollution de l'eau. Néanmoins, cela n'est pas vrai si des tensio-actifs nocifs, tels que les éthoxylates d'alkylphénol sont utilisés (pour plus de détails sur les problèmes environnementaux concernant les détergents, voir section 8.1).

Quant aux substances organiques provenant de la cire et des impuretés, selon "Stewart, 1988" la DCO des effluents et de la laine en suint peut être calculée grâce à l'équation ci-après :

DCO(mg/kg) = (8267 x suint(%)) + (30980 x graisse oxydée(%)) + (29326 x graisse en phase supérieure(%)) + (6454 x impuretés (%)) + 1536.

Etant donné que dans cette équation les coefficients de la graisse en phase supérieure et de la graisse oxydée [1] sont similaires, et dû au fait que des quantités approximativement égales de graisse de la phase supérieure et de graisse oxydée sont présentes dans de nombreuses laines, il est possible de combiner comme suit les deux types de graisses dans l'équation ci-dessous :

DCO (mg/kg) = (8267 x suint(%)) + (30153 x graisse totale(%)) + (6454 x impuretés(%)) + 1536

Il est alors possible de calculer la teneur en DCO de laines "typiques" mérinos et de laines croisées :    

Laines mérinos : suint = 8 %; graisse = 13 %; impuretés= 15 %

DCO = (8.267 x 8) + (30.153 x 13) + (6.454 x 15) + 1.536 = 556 g/kg de laine en suint

Laine croisée : suint = 8 %; graisse = 5 %; impuretés = 15 %

DCO = (8.267 x 8) + (30.153 x 5) + (6.454 x 15) + 1.536 = 315 g/kg de laine en suint.

Ainsi, ces substances fortes consommatrices d'oxygène doivent être éliminées des effluents avant de pouvoir être rejetées dans l'environnement, afin de limiter les effets nocifs.

Les composés organohalogénés et organophosphorés et les biocides font partie des substances prioritaires reprises dans la liste de la directive IPPC relative au contrôle des émissions.

Dans le monde entier, le diazinon (insecticides organophosphorés) le propetamphos (insecticides organophosphorés), la cyperméthrine (insecticides pyréthroïdes synthétiques) sont des ectoparasiticides le plus communément utilisés pour le traitement des moutons ainsi que le cyromazine (un ectoparasiticide régulateurs de croissance d’insectes spécifique à la mouche bleue). Les régulateurs de croissance d'insectes, tels que le dicyclanil, le diflubenzuron et le triflumuron sont enregistrés uniquement en Australie et en Nouvelle Zélande. Les pesticides organochlorés (en particulier le hexachlorocyclohexane) sont encore décelés dans la laine en provenance de l'ancienne Union Soviétique, du Moyen-Orient et de quelques pays d’Amérique du Sud [187, INTERLAINE, 1999] (voir également section 2.1.1.9).

En ce qui concerne le sort des ectoparasiticides lorsqu'ils entrent dans le processus de lavage, il convient de faire la distinction entre les composés lipophiles et les composés hydrophiles, tel que le cyromazine. Les composés lipophiles - les insecticides organochlorés, organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques- fortement associés à la graisse de laine, sont éliminés pendant le lavage (bien qu'une fraction - qui peut atteindre 4 % - soit retenue par la fibre et libérée en aval, dans les procédés de finissage au mouillé). Ce comportement s'applique également au diflubenzuron (régulateurs de croissance d’insectes). Des études récentes ont démontré que le triflumuron (régulateurs de croissance d’insectes) s'associe partiellement aux impuretés et partiellement à la graisse. Il en résulte, comparativement à d'autres composés lipophiles, qu'une quote-part plus élevée de ce pesticide est probablement retenue sur le site (sur la fibre de laine et dans la graisse de laine et les impuretés récupérées) et n’est pas évacuée dans les effluents aqueux [103, G. Savage, 1998] . Bien au contraire, d'autres régulateurs de croissance d’insectes, tels que le cyromazine et le dicyclanil sont relativement solubles dans l'eau (11 g/l à 20°C pour ce qui concerne le cyromazine), ce qui signifie qu'ils ne sont pas éliminés par les systèmes de récupération de graisse.

Dans les systèmes de traitement des eaux usées, une fraction supplémentaire des résidus de pesticides est éliminée. Les techniques de séparation physico-chimique éliminent les résidus biocides à peu près au même taux que celui de la graisse et des salissures auxquelles ils sont associés. D'autre part, les systèmes d'évaporation éliminent des quantités significatives d'insecticides organochlorés et de pyréthroïdes synthétiques, mais seulement 30 % des organophosphorés sont susceptibles de se retrouver dans le condensat, étant donné qu'ils sont volatils à la vapeur. Les composés solubles dans l'eau, tels que les régulateurs de croissance d’insectes cyromazine ne sont probablement pas éliminés des effluents, excepté par des traitements d'évaporation [187, INTERLAINE, 1999] .

En dépit de ces traitements, l'élimination des pesticides est souvent incomplète, et il est par conséquent possible que des pesticides se retrouvent dans l'environnement aquatique lors de l'évacuation des effluents. Les concentrations en ectoparasiticides dans le milieu récepteur dépendent considérablement des conditions locales, en particulier du nombre d’installations de lavage concentrées sur une zone donnée, de la dilution des rejets provenant du lavage et du débit la rivière dans laquelle les effluents traités seront déversés.

Dans des régions d'Europe où les activités de lavage sont fortement représentées, il existe un risque de concentrations élevées de pesticides dans le milieu récepteur. Dans ce cas, il est préférable de définir les limites des rejets sur la base de modèles d'évaluation de ce risque. Au Royaume-Uni, par exemple, des standards légaux concernant la qualité environnementale (EQS) des insecticides organochlorés et des standards non officiels pour les insecticides organophosphorés et la cyperméthrine ont été définis. Les valeurs limites des rejets sont fixées pour les usines de traitement, en comparant les valeurs-cibles EQS avec celles des concentrations évaluées à partir des tonnages de laine lavée et du système de traitement des effluents (type et performances).

Le contrôle des valeurs limites des rejets des usines de lavage est réalisé en faisant appel à la base de données ENco Wool & Hair Pesticide (pour définir la quantité initiale de résidus dans la laine arrivant de l'extérieur), en combinaison avec les facteurs de répartition eau-graisse ci-dessus mentionnés pour les différents pesticides. Pour de plus amples renseignements, voir également les sections 2.1.1.9 et 3.2.1 ("Ectoparasiticides").

Déchets

Deux principaux déchets sont produits par l'activité de lavage de la laine et du traitement des effluents apparenté : la graisse et la boue.

Suivant son degré d'oxydation, il peut être possible de récupérer 20 à 40 % de la graisse initialement présente dans la laine brute. Cette graisse récupérée doit être considérée comme étant un sous-produit plutôt qu'un déchet, étant donné quelle peut être vendue aux raffineurs de lanoline pour des produits à haute valeur ajoutée dans l'industrie cosmétique. Toutefois, des taux élevés de résidus de pesticides dans la graisse peuvent également présenter un problème pour les raffineurs de lanoline, en particulier pour la production de produits pharmaceutiques et cosmétiques à base de lanoline. Des techniques plus coûteuses et plus sophistiquées doivent être mises en œuvre pour réduire les pesticides à des niveaux acceptables. La graisse craquée à l'acide n'a aucune valeur marchande et doit être éliminée en décharge (enfouissement technique).

La boue générée par suite du traitement physico-chimique des eaux usées contient également de la graisse, des impuretés et une part de pesticides, qui sont fortement associés soit à la graisse, soit aux impuretés. Les concentrats et les boues résultant de l'évaporation ou de la filtration sur membrane sont susceptibles de contenir du suint, principalement chargé en chlorure de potassium et en sels de potassium d'acides gras. Le suint constitue un sous-produit, qui peut être utilisé dans l'agriculture.

L'élimination de la boue et du concentrat peut suivre différentes voies d'élimination ou de traitement :

incinération (avec récupération de la chaleur),

pyrolyse/gazéification,

fabrication de briques,

compostage ou co-compostage avec d'autres substances organiques,

mise en décharge.

Les trois premières solutions d'élimination de la boue détruisent les substances organiques qu'elle contient, y compris la graisse et les pesticides. Les cendres générées par l'incinération peuvent contenir des sels de potassium dérivés du suint et des métaux lourds provenant du sol sur lequel les moutons producteurs de laine ont été mis en pâturage. Les cendres sont le plus souvent mises en décharge. Les caractéristiques du résidu carboné produit par pyrolyse/gazéification ne sont pas connues et l'élimination de ces résidus se fait par mise en décharge. Le recyclage de la boue issue du traitement des rejets des laveuses de laine n’implique pas de résidus direct pour la fabrication de briques. Ces trois méthodes d'élimination de la boue sont probablement celles qui ont l'impact le plus faible vis à vis de la pollution du sol.

Pour pouvoir être compostées, les boues générées par le traitement des rejets de laveuses de laine nécessitent l'adjonction de substances organiques riches en carbone. A cet effet, des déchets verts de l'agriculture et de l'horticulture ont été utilisés. La filière de compostage pour ce type de produits, n'est à ce jour pas considérée comme une filière sure et reste peu développée. Elle n'assure qu'une dégradation partielle des pesticides présents dans la boue. Toutefois, étant donné que ces pesticides sont présents en raison de leur lipophilicité ou de leur forte propension à s'absorber sur les corps solides, ils sont probablement non mobilisables dans le sol. Il est donc à priori peu probable que l'épandage, sur la terre agricole, d'un compost dérivé de boues provenant de l'activité de lavage de la laine, pose un risque environnemental significatif.

La mise en décharge constitue la méthode la plus simple et souvent la moins onéreuse pour l'élimination des boues. A plus long terme, cette voie ne restera pas forcément viable du point de vue économique ou environnemental. Une fois les boues enfouies, leur devenir et leur comportement ne sont pas connus, toutefois le risque d'entraînement d'ectoparasiticides par lixiviation paraît faible. La dégradation anaérobie des substances organiques dans la boue donnera lieu à une augmentation des émissions de méthane [187, INTERLAINE, 1999] .

Pollution de l'air

La pollution de l'air ne constitue pas un problème majeur pour les procédés de lavage de la laine. Toutefois, deux problèmes peuvent être mentionnés.

Le craquage des graisses à l'acide nécessite le chauffage de l'acide sulfurique. Quand cette activité se situe dans des zones résidentielles, elle fait l'objet de plaintes concernant les odeurs.

L'incinération est utilisée en combinaison avec l'évaporation des effluents, l'excédent de chaleur de l'incinérateur pouvant être utilisé dans le processus d'évaporation. L'incinération des boues provenant du traitement des rejets des laveuses de laine peut présenter un risque de pollution de l'air. En effet, les boues contiennent des teneurs élevées en chlorures (provenant du suint), des organochlorés provenant des ectoparasiticides, etc., qui peuvent être à l'origine d'émissions polychlorodibenzodioxines et de polychlorodibenzofuranes lorsque ces boues sont incinérées (les incinérateurs catalytiques et à haute température sont prévus pour éviter ces émissions). Les boues contenant également des niveaux relativement élevés de soufre et d'azote, le processus de combustion génère des SOx et des NOx. Les poussières et les nuisances olfactives doivent également être prises en compte.

2.3.1.3 Lavage en milieu solvant

Il existe différents procédés pour le lavage de la laine qui utilisent un solvant non aqueux.

Le système de nettoyage de la laine Wooltech a remplacé totalement l'eau par le trichloréthylène. Une configuration schématique du procédé est représentée en figure 2.5.

Les informations ci-dessous ont été communiquées par [201, Wooltech, 2001] .

Cuves de lavage

La laine, qui arrive brute sous forme de balles, est déballée puis placée dans la zone de réception. Cette laine est légèrement "ouverte" avant qu'elle ne soit introduite dans une série de cuves de lavage au solvant (généralement 3 ou 4 cuves) et lavée par circulation à contre-courant du solvant. Pour une production de 500 kg de laine propre, une quantité de solvant pouvant atteindre 10 kg est utilisée, qui dépend toutefois de la gestion et de la maintenance de l'installation, de la configuration précise de celle-ci et de la qualité de la laine traitée.

La laine propre, saturée de solvant, passe de la dernière cuve dans une centrifugeuse, où la concentration du solvant est réduite à environ 4 % en poids. La centrifugation s'est avérée être particulièrement efficace pour la réalisation de cette étape, en raison de la faible tension de surface et de la densité significative du trichloréthylène. La laine, qui contient une faible quantité de solvant, est amenée vers un séchoir à air chaud, qui évapore les dernières traces de solvant. Le traitement à partir des cuves de lavage jusqu'au séchoir, en passant par la centrifugeuse, est réalisé dans un circuit entièrement fermé, qui est légèrement mis en dépression par évacuation de l'air dans un système de récupération de vapeur.

Après traitement du solvant en provenance de la première cuve de lavage dans un équipement de centrifugation à haute vitesse pour éliminer les particules solides, celui-ci est recyclé vers la cuve 1. Une partie du fluide est soutirée pour l'élimination de la graisse et le rendre apte au recyclage.

Séparation des impuretés

La dispersion liquide d'impuretés provenant de la phase de séparation est envoyée vers un séchoir à chauffage indirect, où le solvant est évaporé (et récupéré), qui délivre un résidu chaud, sec et exempt de solvant.

L'analyse de la teneur en pesticides des impuretés donne comme prévu zéro organochlorés, de moins de 1 ppm d'organophosphates et de moins de 0,1 ppm de pyréthroïdes synthétiques. Une réduction supplémentaire de ces teneurs peut se faire par une adaptation simple d'une centrifugeuse, de manière à soumettre la suspension d'impuretés à un rinçage supplémentaire avec du solvant frais pendant son acheminement vers le séchoir. Cette opération éliminera des saletés les pesticides associés à la graisse, qui seront retournés à l'évaporateur, où ils seront évacués avec le flux de graisse.

Système d'évaporation du solvant

Le solvant est recyclé par un système d'évaporation à plusieurs étages. La première étape d'évaporation est réalisée à l'aide d'un évaporateur à effet multiple, qui assure le gros du travail de récupération du solvant. Il porte à ébullition le solvant à traiter qui contient typiquement de 2 à 20 % en poids de graisse (environ 90 % du solvant est récupéré). Pour récupérer le maximum de solvant possible, il est nécessaire d'utiliser un procédé en trois étages, la pression étant progressivement abaissée et la température augmentée à chaque étape. Il s'est avéré possible d'évaporer jusqu'à une teneur en solvant inférieure à 1 % en poids de résidu, ce qui correspond à une récupération de 99,98 % du solvant, grâce à ce procédé.

Unité de récupération de vapeur

Une partie du solvant peut être récupérée d'autres zones, telles que les cuves de lavage, la centrifugeuse et le séchoir de même qu'à la sortie de la laveuse, de la centrifugeuse et du séchoir primaire.

Les effluents provenant de ces zones de traitement sont envoyés vers une unité de récupération de vapeur. Celle-ci est constituée d'un système de captation primaire réfrigéré, suivi d'un système de récupération par adsorption sur charbon actif.

Destruction du solvant

Comme indiqué plus haut, le système de nettoyage de la laine Wooltech n'utilise pas d'eau dans le processus de lavage. Toutefois, une petite quantité d'eau est relarguée dans le solvant, provenant de l'humidité dans la laine, dans l'air et à un certain apport d'humidité par l'équipement de mise sous vide partiel (gicleurs à vapeur). Cette eau, appelée humidité de la toison de laine et de la vapeur, est séparée du solvant propre par décantation dans la zone de récupération du solvant. En dépit d'une faible solubilité du solvant dans cette eau, elle est toutefois saturée en solvant, qui est éliminé dans un procédé en deux étages.

Dans la première phase, la faible proportion de solvant dans la toison et dans l'humidité de la vapeur est éliminée en chauffant l'eau et par stripping à l'air dans la colonne de stripping du solvant. Le faible débit de solvant est récupéré par condensation, suivi d'un passage dans l'unité de récupération de vapeur.

Dans la seconde phase un procédé radicalaire, basée sur la réaction de Fenton (une réaction redox entre le peroxyde de fer et le peroxyde d'hydrogène), est utilisé pour éliminer les traces de solvant laissées après le stripping de l'humidité de la toison de laine et de la vapeur. En faisant appel à un effet de Fenton amélioré, l'unité de destruction du solvant résiduel assure efficacement l'élimination de toutes les traces de solvant dans l'eau par oxydation/déhalogénation, détruisant ainsi les dernières molécules du solvant. Le solvant se décompose en ions chlorure, dioxyde de carbone et eau par un traitement au peroxyde d'hydrogène. Des dispositions sont prises pour assurer la neutralisation de l'eau avant son évacuation. Les détails précis du processus de destruction sont confidentiels, pourtant les procédés utilisant l'effet de Fenton amélioré sont bien établis.

Les liquides contaminés provenant d'activités de maintenance ou résultant de déversements accidentels récupérés constituent une autre source de déchets dans l'installation Wooltech. Ces effluents sont traités d'une façon très similaire au traitement de l'eau. La première étape de récupération et de recyclage des liquides de maintenance et de déversements accidentels consiste à récupérer le solvant, en portant à ébullition la majeure partie du solvant présent dans l'eau. Enfin, l'eau modérément contaminée est traitée dans l'unité de destruction du solvant résiduel.

On s'attend à ce que l'unité de destruction du solvant résiduel selon le procédé de Fenton amélioré réduira à une valeur proche de zéro la présence de substances dangereuses dans l'eau (y compris les solvants, les produits de décomposition et les pesticides solubilisés dans l'eau). Ceci correspond à des objectifs à long terme (2020) fixés par la convention OSPAR (protection de l'environnement marin) et la Directive Cadre Européenne sur l'eau (relative aux eaux de surface).

Emissions dans l'air

Les émissions de trichloréthylène (TCE) issues des cheminées répondront aux nouvelles directives COV (Composés Organiques Volatils) de moins de 2 ppm par l'utilisation d'un fluide de nettoyage composé d'une dispersion de carbone activé dans l'eau. Ce fluide sera ensuite traité selon ce qui est exposé plus haut dans l'unité de destruction du solvant résiduel. Il est à noter, toutefois, que le TCE est très instable et facilement décomposé par les radicaux libres, qui sont produits par photochimie dans l'air par les UV (l'effet photo-Fenton). Les radicaux hydroxyles impliqués dans la décomposition sont les mêmes que ceux utilisés dans le traitement du liquide décrit ci-dessus.

Eau auxiliaire

Une chaudière de petite dimension est également utilisée en tant qu'équipement accessoire avec une capacité de production de vapeur d'environ 11 kg/h. La qualité de l'eau dans la chaudière est directement liée aux caractéristiques des ressources locales en eau.

Consommation d'énergie

La consommation d'électricité dans le procédé de nettoyage (à l’exclusion du traitement des émissions) est de 0,243 kWh/kg de laine brute. La consommation en gaz naturel s'élève à 0,79 MJ/kg de laine brute.

2.3.1.4 Questions environnementales associées au lavage de la laine avec un solvant organique

Le système Wooltech décrit ci-dessus utilise le trichloréthylène comme solvant. Le trichloréthylène est une substance persistante non biodégradable (il figure sur la liste EPER). Les pertes de ce solvant dues aux déversements accidentels et aux résidus dans la fibre, etc., sont susceptibles, si elles ne sont pas prises en compte, de conduire à une diffusion lente ayant pour résultat de sérieux problèmes de pollution du sol et de la nappe phréatique.

En ce qui concerne les consommations d’eau et d'énergie, en comparaison avec un processus traditionnel de lavage à l'eau, le système Wooltech, met en jeu des niveaux de consommation plus faibles. Un bilan plus précis des entrants et sortants de ce procédé est donné dans la section 3.2.2.

Figure 2.5 : Schéma simplifié du processus Wooltech

2.3.2 Coton et lin

Les fibres de coton brut sont beaucoup plus propres que celles de la laine, et les opérations initiales sont principalement réalisées à sec. Les fibres sont fournies à la filature sous forme de balles compressées. Les fibres sont triées par calibre, nettoyées pour éliminer les particules de saleté et mélangées aux fibres provenant de différentes balles pour améliorer la cohérence du mélange. Le tri et le nettoyage sont réalisés sur des machines appelées ouvreuses.

Pour le lin, la séparation de la fibre de la tige est réalisée en plusieurs étapes. Après la récolte (cueillette), le lin est roui (rouissage à la rosée, à l'eau, enzymatique, microbiotique, à la vapeur ou rouissage chimique). Le rouissage est un procédé au mouillé, qui est susceptible de générer des eaux usées avec une forte teneur en DCO et DBO : les substances pectiques et hémicellulosiques sont dégradées au cours de cette phase. Des mèches sont produites par un traitement mécanique préalable à la filature.

2.3.3 Soie

Pour la production de soie, le ver à soie est tué à la vapeur et le filament est dévidé du cocon. Ce filament est soumis à un processus de pré-traitement pour éliminer la séricine et d'autres impuretés organiques (voir section 2.6.3).

[1] La graisse en phase supérieure est de la graisse inoxydée, qui est facilement séparée par les bains par centrifugation de la laveuse ; la graisse oxydée est moins hydrophobe et moins facilement séparée.

2.4 Fabrication des fils

La plupart des produits textiles destinés à l’habillement sont réalisés à partir de filés de fibres 100 % naturelles, de fibres discontinues 100 % chimiques ou de mélanges. Seulement quelques produits pour l'habillement, par exemple les vêtements de sport moulants, sont exclusivement réalisés à partir de filaments (bien qu'il existe une utilisation croissante de tissus contenant des multifilaments, généralement texturés, et une ou plusieurs fibres discontinues).

La filature secondaire englobe le processus au cours duquel les fibres discontinues sont transformées en fils adaptés à l'industrie textile. Il existe deux principaux procédés de filature:

la filature type "laine" (fibres longues),

la filature type "coton" (fibres courtes).

2.4.1 Procédé de filature type "laine"

Le procédé de filature de laine est principalement utilisé pour produire des fils de laine 100 % ou bien en mélange. Une distinction est faite entre la filature de laine cardée et la filature de laine peignée. En filature de laine peignée, les fibres de meilleure qualité et plus longues sont transformées en fils généralement plus fin, utilisé pour la production de tissus en laine peignée. Le système de filature de laine cardé transforme des fibres plus courtes.    

En filature de laine peignée les fibres sont parallélisées sur une peigneuse puis étirées et filées. Dans le système cardé, les fibres sont seulement cardées et ensuite filées. Le fil en résultant est alors retordu (si nécessaire) et est conditionné en fonction des traitements ultérieurs (teinture, tissage, tuftage, etc.) grâce à une opération appelée bobinage.

A la fois dans le système cardé et dans celui de la laine peignée, les différentes fibres (par exemples les fibres de différentes origines, différents types de fibres synthétiques) sont assemblées pendant l'opération de mélange. Pour permettre un traitement mécanique efficace au cours des opérations ultérieures, des lubrifiants de filature sont appliqués sur les fibres à ce stade (ou plus tard, avant ou après cardage, en fonction du système utilisé).

2.4.2 Procédé de filature type "coton"

Le procédé de filature cotonnier est généralement utilisé pour le coton et les fibres chimiques. Comme précédemment décrit dans la section 2.3.2, les fibres de coton sont tout d'abord soumises à des opérations d'ouverture et de nettoyage, suivies des étapes listées ci-dessous, qui sont les mêmes pour le coton et les fibres chimiques :

cardage,

peignage,

étirage,

passage sur banc à broches,

filature,

retordage (si nécessaire),

bobinage.

2.4.3 Questions environnementales

Les agents de préparation (agents de conditionnement et lubrifiants de filature) appliqués sur la fibre pendant le procédé de filature ont des impacts environnementaux significatifs pour les phases d'ennoblissement ultérieurs de la chaîne textile. Etant donné que ces produits auxiliaires, en combinaison avec les apprêts ajoutés au cours de la filature primaire (dans le cas de fibres chimiques discontinues) doivent en général être entièrement éliminés avant la teinture, ils sont décelés dans les rejets gazeux des procédés à haute température et dans les rejets aqueux provenant des traitements au mouillé. Dans le premier cas, ils donnent lieu à une augmentation de la pollution de l'air, alors que dans le deuxième cas ils contribuent à la charge organique des effluents finaux.

Les lubrifiants utilisés en filature peuvent être à l'origine d'émissions non seulement de substances organiques difficilement biodégradables, telles que les huiles minérales, mais également de composés dangereux, tels que les hydrocarbures polyaromatiques, les APEO et les biocides.

La pollution en résultant dépend du type et de la quantité de lubrifiant appliquée sur la fibre. Ainsi, par exemple, dans le procédé de filature de laine, il convient de faire la distinction entre le tissu dérivé d'un fil cardé (procédé cardé) et le tissu fabriqué en utilisant un fil peigné (procédé peigné). Il existe en fait une différence appréciable non seulement du point de vue mécanique, mais également au niveau de la quantité de lubrifiants appliquée. Dans le procédé cardé, cette quantité s'élève à environ 5 % et toujours à moins de 2 % dans le procédé peigné (cette considération ne s'applique qu'aux textiles, étant donné que dans le procédé cardé destiné aux fils pour tapis la quantité de lubrifiants se situe entre 1 à 1,5 %).

Quant aux fibres synthétiques (fibres coupées), la quantité d'agents de préparation appliquée pendant la phase de fabrication du fil est d'autant plus importante dans le cas de fibres élastomères, où la teneur finale en agents de préparation (principalement des huiles silicones) peut être de l'ordre de 7 % en poids de la fibre.

Des informations complémentaires sur la composition des huiles d'ensimage sont fournies dans la section 8.2. Toutefois, il est difficile d'analyser en détail les aspects environnementaux associés à l'utilisation de ces substances, en raison de la grande variété de produits commercialisés. Les filateurs achètent habituellement les lubrifiants auprès de négociants, qui s'approvisionnent en produits chimiques auprès d'importants producteurs pétrochimiques et les mélangent en fonction des besoins spécifiques de chaque filature. Ainsi, l'identification de substances chimiques présentes sur le fil est d'autant plus difficile au moment où ils entrent dans l'usine d'ennoblissement.

2.5 Production des étoffes

Les matières premières destinées aux étoffes sont constituées de filés de fibres ou de filaments. Ces matières premières peuvent ensuite être transformées en :

tissus,

tricots,

revêtements de sols et non tissés.

Les derniers produits mentionnés couvrent quantité de produits finals différents, qui sont typiquement dédiés à l'industrie du tapis.

2.5.1 Tissus

2.5.1.1 Ourdissage

Préalablement au tissage, les fils de chaîne sont enroulés sur ensouples au cours du processus appelé ourdissage. Pendant cette opération, aucun produit auxiliaire exerçant une influence négative sur les émissions générées par les processus de finissage ultérieur n'est utilisé.

Dans quelques cas (filatures de laine), le fil de chaîne n'est pas encollé mais traité avec de la paraffine liquide.

2.5.1.2 Encollage

Afin de lubrifier et de protéger les fils de chaîne pendant le tissage, des agents d'encollage (sous forme de solutions ou de dispersions d'eau) sont appliqués après l'ourdissage. Les principaux agents d'encollage peuvent être divisés en deux classes :

Agents à base de polysaccharides naturels :

l'amidon,

les dérivés d'amidon tels que l'amidon carboxyméthylique ou l'éther d'amidon hydroxyéthylique,

les dérivés de cellulose, en particulier la cellulose carboxyméthylique (CMC),

les galactomannanes,

les dérivés de protéine.

Polymères entièrement synthétiques

les alcools polyvinyliques (PVA),

les polyacrylates,

l'acétate polyvinylique,

le polyester.

La part des agents d'encollage synthétiques par rapport aux agents d'encollage naturels est variable (par exemple env. 1/3 en Allemagne [179, UBA (l'Office Fédéral de l'Environnement), 2001] , 1/4 – 1/5 en Espagne [293, Espagne 2002] ).

Il est important de rappeler que :

le type d'agent d'encollage appliqué varie en fonction des fibres de la technique de tissage adoptée et des exigences de n'importe quel système utilisé pour le recyclage des agents.

les formulations des agents sont constituées habituellement de mélanges des substances mentionnées ci-dessus.

Pour le coton, des produits auxiliaires supplémentaires sont présents dans les mélanges d'encollage. Ce sont principalement les agents cités ci-après [186, Ullmann's, 2000] :

les régulateurs de viscosité : la formation complexe entre le borax et les groupes hydroxyles de l'amidon augmente la viscosité de la pâte, tandis que l'urée la réduit. D'importants régulateurs de viscosité incluent des agents de dégradation de l'amidon, tels que les peroxodisulfates, peroxosulfates, qui agissent par clivage oxydatif des macromolécules.

les graisses d'encollage : elles sont utilisées pour améliorer le comportement du fil de chaîne au cours du tissage. Les matières appropriées comprennent des graisses et huiles sulfatées et des mélanges d'esters d'acides gras avec des émulsifiants non ioniques et anioniques.

les produits antistatiques (principalement à base de polyglycoléthers).

les agents mouillants : éthers de polyglycol (éthers de glycol d'alcools gras) avec un faible degré d'éthoxylation.

les agents anti-mousse : leur adjonction s'avère souvent nécessaire si les agents d'encollage ont tendance à produire de la mousse (par exemple avec les PVA), ou si des agents mouillants sont ajoutés. Les produits appropriés sont à base d'huiles de paraffines, d'esters phosphoriques, d'ester d'acides gras ou d'huiles silicones.

les agents de préservation : pour les bains d'encollage, qui sont stockés pendant de longues périodes et qui contiennent des composants dégradables, tels que l'amidon et les dérivés d'amidon, des fongicides et/ou des bactéricides sont ajoutés. Le formaldéhyde, les dérivés du phénol, les composés hétérocycliques de type isothiazoline, font partie des agents de préservation typiques.

Les agents d'encollage utilisés pour les fibres synthétiques (par exemple les polyacrylates, les polyesters) ne contiennent pas ces produits auxiliaires, à l'exception des agents de préservation destinés à prévenir l'attaque des bactéries, que l'on retrouve dans les solutions aqueuses.          

Les agents d'encollage,  utilisés par les tisseurs, doivent être éliminés par les ennoblisseurs (pendant l'opération appelée le désencollage). Ce procédé de désencollage génère pour les eaux usées une charge élevée. Dans le cas d'un tissu chaîne et trame, les agents d'encollage peuvent représenter dans les eaux usées une charge totale en DCO de 30 à 70 %. Le pourcentage le moins élevé est obtenu avec des tissus constitués de filaments plats et le pourcentage le plus élevé avec des filés de fibres (fibres discontinues), en particulier pour le coton et dans le cas d'agents d'encollage naturels. Pour cette raison, il est important de connaître le taux de DCO de ces substances et leurs caractéristiques en termes de biodégradabilité et de bioéliminabilité. Il est à noter que ces additifs, présents dans les formulations (par exemple les agents de préservation) exercent également une influence sur la toxicité et la biodégradabilité des émissions en résultant (la toxicité et la biodégradabilité ne peuvent pas être occultées par la seule application des mesures de DCO).

Pour plus de détails, sur :

les caractéristiques des substances chimiques communément utilisées en tant qu'agents d'encollage et les valeurs spécifiques de DCO et DBO₅,

les quantités types appliquées aux diverses fibres,

se reporter à la section 8.3.

2.5.1.3 Tissage

Le tissage est le procédé d'assemblage de fils sur un métier à tisser, permettant d'obtenir un tissu chaîne et trame. Ce processus ne nécessite principalement que de l'électricité. Des lubrifiants et des huiles sont utilisés pour la lubrification des métiers à tisser, mais dans des cas particuliers ils sont susceptibles de contaminer le tissu.

2.5.2 Tricots

2.5.2.1 Application de la cire

Le fil réalisé spécialement pour l'industrie du tricotage est lubrifié ou traité à la cire (généralement avec de la cire de paraffine) pour permettre le tricotage à une vitesse plus élevée et protéger le fil des contraintes mécaniques. La cire peut être appliquée pendant le rebobinage du fil, en quel cas le procédé est normalement appelé "préparation au tricotage".

2.5.2.2 Tricotage

Comme le tissage, le tricotage est un procédé mécanique, qui implique de réunir les fils grâce à une série d'aiguilles. Pour la lubrification des aiguilles et des parties du métier à tricoter, on utilise abondamment des huiles minérales. La quantité d'huile appliquée dépend de la technologie de la machine et de la vitesse des aiguilles et se situe entre 4 et 8 % du poids du tricot (dans le cas d'utilisation d'huiles minérales, cette quantité peut atteindre 10 %).

Les résidus d'huile et de cire sur le tricot final sont éliminés au cours des traitements d'ennoblissement. Leur contribution à la charge totale de pollution en provenance d'usines d'ennoblissement peut être significative.

Des informations complémentaires sur les huiles de tricotage sont fournies dans la section 8.2.5.

2.5.3 Revêtements de sol textiles

Le revêtement de sol textile est un collectif désignant les articles ayant une surface d'usure réalisée dans une matière textile. Cette classe particulière d'étoffes peut être schématiquement décrite en tant que substrats composites constitués des couches ci-après :

une couche support, qui est principalement réalisée de bandes de tissus en polypropylène (75 %), de nappes en polypropylène ou polyester (de respectivement 16 % et 8 %) et moins communément de tissu de jute (1 %) [18, VITO, 1998] .

un fil de poil (ou plus généralement une fibre d'endroit) qui peut tout aussi bien être réalisé à partir de filament ou de filés de fibres discontinues (principalement des fibres en polypropylène, polyamide, polyester, laine et fibres acryliques).

une couche de pré-enduction, typique pour les tapis tuftés, et qui a pour fonction d'ancrer le poil sur la couche support. Cette couche d'enduction est réalisée à partir d'une dispersion de caoutchouc synthétique ou artificiel à base de caoutchouc latex styrène-butadiène carboxylé.

une couche d'enduction, à savoir une couche supplémentaire appliquée sur le dessous du tapis. Il existe différentes méthodes d’application soient une enduction mousse, une enduction d’envers et une enduction lourde. Les objectifs de cette couche finale sont divers. Elle est principalement destinée à renforcer la fixation du velours, à améliorer la stabilité dimensionnelle du tapis et à lui conférer des propriétés antidérapantes, thermo-isolantes, une élasticité à la marche ou même des qualités ignifuges (pour plus de détails sur les techniques d'enduction des tapis, se référer aux traitements d'ennoblissement dans la section 2.11).

Toutefois, il s'agit là d'une définition générale. En fait, les caractéristiques du produit fini et les techniques de fabrication appliquées sont susceptibles de varier de façon significative. Le tufting, le tissage et l'aiguilletage constituent les principales méthodes de fabrication de tapis et de revêtements de sol (d'autres méthodes sont le nouage, collage, tricotage, etc.). La meilleure manière de décrire ces techniques consiste probablement à détailler les différents types de tapis.

2.5.3.1 Les tuftés

Comme indiqué sur la figure ci-dessous, les tapis tuftés sont réalisés à partir des différents composants listés ci-après :

le fil d'endroit (velours), qui peut être réalisé aussi bien avec des filés de fibres discontinues (polyamide, polypropylène, polyester, polyacrylique, laine et coton) ou avec des filaments synthétiques.

le premier dossier (couche support),

la couche de pré-enduction,

la couche d'enduction d’envers (qui peut être une enduction textile ou une enduction mousse).

Figure 2.6 : Coupe transversale d'un tapis tufté [63, GuT/ ECA, 2000]

Lors du procédé de tuftage, les fils de poils (endroit) sont piqués par des aiguilles dans une matière support (premier dossier) tissée ou non-tissée réalisée en polypropylène, polyester ou jute, et ce sur toute la largeur du soubassement (jusqu'à 5 m). Pendant les processus de fabrication ultérieurs, la base du fil de poil est ancrée sur l'envers du tapis, grâce à l'application d'une enduction.

La figure 2.7 représente une illustration simplifiée d'une usine de tuftage.

Figure 2.7 : Représentation simplifiée d'une usine de tuftage [63, GuT/ ECA, 2000]

Grâce aux diverses techniques de tuftage, il est possible de réaliser des structures de velours en trois dimensions, ainsi que des tapis modélisés (par exemple du poil bouclé uniforme, de la bouclette de différentes hauteurs, velours de poil coupé et bouclé, velours rasé, velours "au sabre" et saxony).

La figure 2.8 représente deux exemples de styles de tapis.

Figure 2.8 : A: Poil bouclé uniforme ; B: Velours de poil coupé et bouclé
[63, GuT/ ECA, 2000]

2.5.3.2 Les feutres aiguilletés

La figure 2.9 représente un processus de fabrication de tapis en feutre aiguilleté. Les fibres sont disposées en croisillons et comprimées avec des aiguilles. Cette compression est fixée par des liants [18, VITO, 1998] . Les tapis en poil aiguilleté peuvent être constitués d'une ou de plusieurs couches, avec ou sans couche support. Ils peuvent être dotés de divers types de dossiers (dossier textile, mousse, enduction lourde). Pour un liage durable des fibres, le soubassement aiguilleté fait l'objet d'un traitement thermique ou chimique ultérieur (renforcement chimique).

Figure 2.9 : Fabrication d'un tapis en feutre aiguilleté
[63, GuT/ ECA, 2000]

Presque toutes les fibres peuvent être utilisées pour la fabrication de feutres aiguilletés ; toutefois, la plupart du temps on fait appel aux fibres chimiques (polypropylène, polyamide, polyester, polyacrylique, laine, jute/sisal, viscose).

2.5.3.3 Les tissés

Le processus de fabrication des tapis tissés est similaire à celui de toute autre marchandise tissée. Etant donné que des gros fils sont utilisés pour les tapis tissés, les fils de chaîne ne sont normalement pas encollés. Un schéma du processus de fabrication pour des tapis tissés est présenté dans la figure 2.10.

Figure 2.10 : Représentation du processus de fabrication pour les tapis tissés
[63, GuT/ ECA, 2000]

Il est de règle de pourvoir les tapis tissés d'une enduction de stabilisation sur l'envers. Rares sont les cas où une enduction lourde (par exemple en PVC ou bitume) supplémentaire est appliquée.

2.5.4 Non tissés

Les textiles fabriqués sans phase intermédiaire de réalisation de fils, sont appelés non tissés. L'application de ces textiles est assez large. Elle s'étend des supports pour enduction, d’éléments filtrants, de géotextiles et autres textiles techniques jusqu'aux torchons et autres.

Dans la fabrication de textiles non tissés, le seul impact significatif sur l'environnement est normalement associé aux effluents gazeux pendant les traitements thermiques et de liage chimique. Les composés volatils proviennent principalement des monomères inhérents aux fibres (en particulier le caprolactame), des monomères contenus dans les polymères de liage, etc.

2.6 Pré-traitement

Le pré-traitement devrait garantir :

l'élimination des impuretés présentes dans les fibres pour améliorer leur uniformité, leurs caractéristiques hydrophiles et leur affinité aux matières colorantes et aux traitements d'ennoblissement,

l'amélioration de leur capacité d'absorption uniforme des colorants (ce qui est le cas en mercerisage),

la relaxation des tensions dans les fibres synthétiques (à défaut de cette relaxation, une irrégularité et des instabilités dimensionnelles risquent de se produire).

La position du pré-traitement dans le circuit de production est étroitement liée à celle de la teinture. Il est essentiel que le pré-traitement précède immédiatement la teinture (et l'impression).

Les procédés et les techniques de pré-traitement dépendent :

de la nature de la fibre à traiter : pour les matières premières constituées de fibres naturelles, tels le coton, la laine, le lin et la soie, la tâche technique est plus difficile que celle pour les matières premières à base de fibres synthétiques et artificielles. En effet, les fibres naturelles sont accompagnées d'une quantité plus élevée de substances susceptibles d'interférer sur leur transformation ultérieure, alors qu’habituellement, les fibres artificielles, contiennent uniquement des agents de préparation, des charges synthétiques solubles à l'eau et des salissures.

de la forme de la fibre (bourre, fils, tissus ou tricots).

de la quantité de matière à traiter (les méthodes en continu, par exemple, bien que plus efficaces, ne sont viables du point de vue économique que dans le cas de grandes capacités de production).

Les opérations de pré-traitement sont souvent réalisées sur le même type d'équipement que celui utilisé pour la teinture (dans le procédé discontinu, en particulier, la matière fait le plus souvent l'objet d'un pré-traitement dans la même machine que celle utilisée ultérieurement pour la teinture). Pour la facilité de lecture de cette partie du document, les machines non spécifiques à un traitement donné, font l'objet d'une description dans une annexe distincte (voir section 10).

2.6.1 Pré-traitement du coton et des fibres cellulosiques

2.6.1.1 Principaux procédés de fabrication

Le pré-traitement du coton comprend différentes opérations au mouillé, à savoir :

flambage,

désencollage,

débouillissage,

mercerisage (et caustification)

blanchiment.

Quelques-uns de ces traitements ne représentent des étapes obligatoires que pour certaines présentations (le désencollage, par exemple, n'est réalisé que sur des tissus).

Par ailleurs, certains de ces traitements sont souvent réunis en une seule étape pour répondre aux besoins de réduire autant que possible le temps et l'espace nécessaires à la fabrication. Néanmoins, pour des raisons d'ordre pratique, ils seront décrits en tant que traitements séparés, réservant l'analyse des séquences possibles des procédés pour des présentations spécifiques aux sections qui suivent.

Flambage

Le flambage peut être réalisé à la fois sur des fils et des tissus, mais il est plus courant sur des tissus, en particulier sur les supports en coton, coton/polyester et coton/polyamide.

Des "fibrilles" sur la surface du tissu défavorisent l'aspect et produisent un aspect "usé" sur le tissu teint. Il est donc nécessaire d'éliminer les fibres en surface, en soumettant le tissu à une flamme. Le tissu passe sous une rampe de brûleurs à gaz et immédiatement plongé dans un bain d'extinction pour éteindre les étincelles et refroidir le tissu. Le bain d'extinction contient souvent une solution de désencollage, en quel cas l'étape finale de flambage devient une opération combinée de flambage et de désencollage. 

Avant flambage, le tissu est peigné sous aspiration pour éliminer les résidus de poussière et de fibres.

Le flambage n'a aucun effet sur les effluents étant donné qu'il ne nécessite que de l'eau de refroidissement. Pendant le flambage on observe des odeurs relativement fortes et des émissions de poussières et de composés organiques [209, Allemagne, 2001] . Les substances olfactives peuvent être détruites en faisant appel à des techniques d'oxydation catalytique (voir section 4.10.9).

Désencollage

Le désencollage est utilisé sur le tissu pour éliminer les composés appliqués précédemment aux fils de chaîne (voir section 2.5.1.2). C’est normalement la première opération de traitement au mouillé réalisée sur un tissu chaîne et trame.       

Les différentes techniques de désencollage varient en fonction du produit d'encollage à éliminer.

Les techniques couramment utilisées peuvent être classées comme suit :

techniques d'élimination de produits d'encollage à base d'amidon (agents d’encollage  insolubles dans l'eau),

techniques d'élimination d'agents d’encollage solubles dans l'eau,

techniques d'élimination d'agents d’encollage solubles et insolubles dans l'eau.

1. Techniques d'élimination d'agents d’encollage  à base d'amidon

Les encollages à base d'amidon sont difficiles à éliminer et nécessitent, soit l'action catalytique d'une enzyme (dégradation catalytique), soit un autre traitement chimique pour être transformés en produits lavables. Cette dégradation chimique est principalement obtenue par un désencollage enzymatique ou oxydant.

Le désencollage enzymatique est la méthode la plus largement utilisée pour la suppression d'amidon, opération pour laquelle les amylases sont particulièrement appropriées. L'utilisation d'enzymes présente l'avantage de décomposer les amidons sans endommager la fibre de cellulose.

Afin de réduire le nombre d'étapes au sein du processus de pré-traitement, il est courant de combiner, en une seule phase, le désencollage avec le blanchiment à froid. Dans ce cas, le procédé est également appelé "désencollage oxydant". Le tissu est immergé dans un bain contenant du peroxyde d'hydrogène et de la soude caustique, en même temps que des stabilisateurs de peroxyde d'hydrogène et des agents complexants. Du persulfate est également ajouté à la solution. 

Etant donné l'action de la soude, ce traitement, en plus de l'effet de désencollage/blanchiment, fait office de traitement de prélavage. En outre, le désencollage oxydant est particulièrement utile lorsque le textile contient des poisons d'enzymes (fongicides) ou en présence d'agents d’encollage difficiles à dégrader. Toutefois, étant donné que l'amidon diffère à peine de la cellulose dans le pontage des chaînes de polymères, l'oxydation chimique, si elle n'est pas bien maîtrisée, est susceptible d'endommager la fibre.

Le désencollage est habituellement réalisé par Pad-Batch. Toutefois, les procédés discontinus (Jigger, par exemple) et continus (Pad-Steam) peuvent également être utilisés. Dans le cas du désencollage enzymatique, le Pad-Steam n'est appliqué qu'aux lots importants et avec des enzymes stables à la vapeur. Après le temps de réaction, le tissu est minutieusement lavé dans de l'eau chaude à 95°C.

2. Techniques d'élimination d'agents d’encollage solubles dans l'eau

L'élimination d'agents d’encollage solubles dans l'eau, tels que les alcool polyvinylique (PVA), les carbométhylcelluloses (CMC) et les polyacrylates, ne nécessite théoriquement qu'un lavage à l'eau chaude avec du carbonate de sodium. L'efficacité du lavage peut cependant être augmentée :

par l'adjonction de produits auxiliaires (agents mouillants) dans la solution de désencollage (avec quelques restrictions dans le cas de la récupération de l'agent d’encollage).

en allouant un temps d'immersion suffisant dans la solution de désencollage (ce qui garantit un maximum de réaction de la solution et un temps suffisant pour faire gonfler l'encollage).

par un lavage minutieux dans l'eau chaude pour éliminer l'encollage dissout.

Dans ce cas, le procédé est réalisé dans des machines à laver normales. Les laveuses en continu sont souvent utilisées, mais parfois le temps de traitement peut être trop court pour permettre le désencollage complet. Pour cette raison, on fait également appel aux procédés Pad-Batch et Pad-Steam ou au traitement discontinu pour prolonger le temps de séjour dans la solution.

3. Techniques d'élimination d'agents d’encollage solubles ou insolubles dans l'eau

La technique du "désencollage oxydant" mentionnée ci-dessus s'applique non seulement aux produits d'encollage insolubles dans l'eau, mais également à ceux qui sont solubles dans l'eau. Cette technique est particulièrement utile pour les ennoblisseurs textiles qui traitent de nombreux types de tissus et ainsi de nombreux produits d'encollage différents (voir également section 4.5.2).

Mercerisage

Le mercerisage est effectué pour améliorer la résistance à la traction, la stabilité dimensionnelle et la brillance du coton. Par ailleurs, il améliore aussi la montée du colorant (une réduction de 30 à 50 % de la consommation de colorant peut être atteinte grâce à un meilleur épuisement des bains de teinture).

Le mercerisage peut être réalisé sur des fils en écheveaux et sur des tricots et des tissus, par l'intermédiaire d'un des divers traitements ci-après : 

mercerisage sous tension,

caustification (sans tension),

mercerisage à l'ammoniac.

Mercerisage sous tension

Le mercerisage à la soude caustique est la technique de mercerisage la plus souvent appliquée (elle n'est pas appliquée au lin). Le coton est traité sous tension pendant environ 40 à 50 secondes dans une solution concentrée de soude caustique (270 à 300 g de NaOH/l, ce qui signifie également 170 à 350 g de NaOH/kg).

Pendant le mercerisage la température est réglée à des valeurs basses (5 à 18 ºC) lorsque la brillance est la préoccupation prioritaire et à des niveaux légèrement plus élevés, si l'on préfère améliorer d'autres caractéristiques. La réaction entre la soude caustique et la cellulose étant exothermique, des systèmes de refroidissement sont utilisés pour maintenir le bain à basse température.

A côté du traitement conventionnel à froid, on utilise également à l'heure actuelle de plus en plus un procédé de mercerisage à chaud (pour les écheveaux et les tissus). On fait tremper la matière dans une solution de soude caustique proche du point d'ébullition. Après étirage à chaud, le tissu est refroidi jusqu'à la température ambiante et lavé sous tension.

Des agents mouillants sont utilisés pour garantir une pénétration homogène de la solution, en particulier pour une opération à température ambiante,. On utilise le plus communément des sulfonates en mélange avec des tensio-actifs non ioniques et des esters phosphoriques.

Caustification

Pendant le processus de caustification la matière est traitée sans tension à une température de 20 à 30°C avec de la soude caustique d'une concentration inférieure (145 à 190 g/l). Ceci  permet à la matière de rétrécir en améliorant ainsi l'absorption du colorant.

Mercerisage à l'ammoniac

Les fils et les tissus en coton peuvent être traités à l'ammoniac liquide anhydre au lieu de  soude caustique. On obtient des effets similaires à ceux obtenus par mercerisage à la soude caustique avec toutefois un degré de brillance inférieur. Les traces d'ammoniac doivent être éliminées, de préférence par un traitement thermique par voie sèche, suivi d'un vaporisage.

Cette méthode n'est pas utilisée sur une large échelle, les rapports ne faisant état que de quelques usines en Europe mettant en œuvre le mercerisage à l'ammoniac.

Ci-dessous deux exemples de machines à merceriser respectivement pour les tissus (figure 2.11) et les tricots réalisés sur métiers circulaires (figure 2.12) .

Figure 2.11 : Exemple d'un équipement de mercerisage pour tissus
[69, Corbani, 1994]

Figure 2.12: Exemple d'un équipement de mercerisage pour tricots en tubulaire
[318, Sperotto Rimar, 2002]

Débouillissage

Le dégraissage (également connu sous le terme de débouillissage atmosphérique ou sous pression) a pour but l'extraction d'impuretés présentes dans la fibre brute ou captées à un stade ultérieur, à savoir :

les pectines,

la graisse et les cires,

les protéines,

les substances inorganiques, tels que les sels métalliques d'alcali, les phosphates de calcium et de magnésium, les oxydes d'aluminium et de fer,

les encollages (si le débouillissage est réalisé sur un tissu avant le désencollage),

les agents d’encollage résiduels et les produits de dégradation de l'encollage (si le débouillissage est réalisé sur un tissu après désencollage),

Le débouillissage peut être effectué lors d'une étape distincte du procédé ou en combinaison avec d'autres traitements (habituellement le blanchiment ou le désencollage) sur les supports de toutes sortes : tissus (encollés ou désencollés), tricots et sur le fil.

Pour le fil et le tricot, le débouillissage consiste habituellement en un procédé discontinu, qui est réalisé dans le même équipement que celui qui servira par la suite à la teinture (principalement des autoclaves ou des machines à teindre les écheveaux pour le fil, et les appareils de teinture, type Overflow, Jet, etc. pour le tricot). Le tissu est lavé en mode continu par Pad-Steam.

L'action du débouillissage est accomplie par l'alcali (hydroxyde de sodium ou carbonate de sodium) simultanément avec d'autres produits auxiliaires, dont : 

les tensio-actifs non ioniques (les éthoxylates d'alcool, les éthoxylates d'alkylphénol) et anioniques (les sulfonates d'alkyle, les phosphates, les carboxylates). 

les agents complexants, à savoir NTA, EDTA, DTPA, l'acide gluconique, les acides phosphoniques, qui sont utilisés pour éliminer les ions métalliques (et en particulier les oxydes de fer qui catalysent la réaction de dégradation de la cellulose lors du blanchiment au peroxyde d'hydrogène).

les polyacrylates et phosphonates en tant qu'agents dispersants spéciaux dépourvus de tensio-actifs.

le sulfite et l'hydrosulfite en tant qu'agents réducteurs (pour éviter le risque de formation d'oxycellulose lors du blanchiment au peroxyde d'hydrogène).

Blanchiment

Après le débouillissage, le coton devient davantage hydrophile. Toutefois, la couleur d'origine reste inchangée car la matière colorée ne peut être complètement éliminée par le lavage et l'extraction alcaline.

Si la matière doit être teinte dans des coloris foncés, la teinture peut être réalisée directement sans blanchiment. En revanche, l'étape du blanchiment est obligatoire si la fibre doit être teinte dans des coloris pastel, ou si elle doit être imprimée par la suite. Dans certains cas, même pour des coloris foncés, une phase de pré-blanchiment peut être nécessaire, sachant qu'il ne s'agit pas d'un traitement de blanchiment complet.

Le blanchiment peut être réalisé sur tous les types de présentations (fils, tissus et tricot).

Pour les fibres cellulosiques, on utilise le plus fréquemment des produits de blanchiment oxydant, notamment :

le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂),

l'hypochlorite de sodium (NaClO),

le chlorite de sodium (NaClO₂).

Outre ces produits, l'acide peracétique est également applicable [7, UBA, 1994] . De même, des azurants optique sont communément utilisés pour obtenir un effet "plus blanc".

Blanchiment au peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée)

Le blanchiment peut être réalisé sous forme d'un traitement unique ou en combinaison avec d'autres traitements (le blanchiment/débouillissage ou le blanchiment/ débouillissage/ désencollage par exemple, peuvent être réalisés en une seule opération).

Le textile est traité dans une solution contenant du peroxyde d'hydrogène, de la soude caustique et des stabilisateurs de peroxyde d'hydrogène à un pH de 10,5 à 12 (le pH optimal pour récupérer le radical libre OH* est de 11,2, selon la description dans la section 4.5.6). Des études récentes ( [210, L. Bettens, 1995] ) ont mis en évidence que l'agent de blanchiment du peroxyde n'est pas l'anion HOO⁻, mais le radical libre du dioxyde OO*- (également connu sous le nom de superoxyde). Le radical OH* qui est responsable de l'attaque et de la dépolymérisation de la fibre cellulose, est formé en concurrence avec l'agent de blanchiment. La formation du radical OH* est catalysée par des métaux tels que le fer, le manganèse et le cuivre. Pour éviter un endommagement catalytique dû à une formation d'OH* incontrôlée, on utilise souvent, à titre de prévention, des agents complexants qui rendent inactifs les catalyseurs (stabilisateurs). Le silicate de sodium avec des sels de magnésium (MgCl₂ ou MgSO₄) et des agents séquestrants/complexants (EDTA, DTPA, NTA, gluconates, phosphonates et polyacrylates) sont communément utilisés en tant que stabilisants (voir également la section 8.5 pour de plus amples renseignements sur les stabilisants et les sections 4.3.4 et 4.5.6 pour des techniques de remplacement).

Les autres produits auxiliaires utilisés dans le cadre du blanchiment au peroxyde d'hydrogène sont les tensio-actifs qui possèdent des propriétés émulsifiantes, dispersantes et mouillantes. Les tensio-actifs normalement utilisés sont des mélanges de composés anioniques (sulfonates  d'alkyl et sulfonates d'alkyl aryles) avec des composés non ioniques, tels les éthoxylates d'alkylphénol ou les éthoxylates d'alcool gras biodégradables [186, Ullmann's, 2000] .

Les températures de traitement peuvent varier sur une large plage, allant de la température  ambiante à une température élevée. Néanmoins, une bonne opération de blanchiment intervient à une température aux alentours de 60 à 90°C.

Des conditions neutres (un pH entre 6,5 et 8) permettent également dans quelques cas le blanchiment au peroxyde d'hydrogène (par exemple lors du traitement du coton en mélange avec des fibres sensibles à l'alcali, telle la laine). Dans ces conditions de pH, des activateurs sont nécessaires pour provoquer l'action du blanchiment. Il est à noter qu'à un pH inférieur à 6,5 le H₂O₂ se décompose en H₂O et O₂ par une réaction de dismutation HOO*- / O₂*. Dans ces conditions, le peroxyde d'hydrogène est perdu (production de gaz O₂ inactif).

Il est possible de faire appel à un large éventail de procédés de blanchiment, y compris le Pad-Batch à froid, le blanchiment en milieu vapeur et les procédés de blanchiment en bain long.

Etant donné que l'agent de blanchiment de peroxyde est de nature anionique (comportement hydrophile), cette méthode de blanchiment ne permet pas de détruire sélectivement la matière colorée hydrophobe présente dans les fibres naturelles, sans attaquer le polymère lui-même.

Blanchiment à l'hypochlorite de sodium

La réactivité élevée de cet agent de blanchiment impose, pour le mode opératoire, des conditions plus douces qu’avec le peroxyde d'hydrogène (pH 9 à 11 et des températures ne dépassant pas 30ºC). Dans le cas contraire, il y a risque d'endommager la fibre cellulosique.

L'étape de blanchiment est suivie d'un traitement anti-chlore, afin d'éliminer entièrement l'hypochlorite et de décomposer les chloroamines générées pendant le blanchiment.

Le blanchiment à l'hypochlorite de sodium peut être réalisé en discontinu (par exemple avec des appareils types Overflow, Jet, Jigger et barque à tourniquet), en semi-continu (par Pad-Batch) ou en continu. Il est également fait appel à un procédé en deux étapes si l'on utilise l'hypochlorite et le peroxyde d'hydrogène.

L'utilisation de l'hypochlorite en tant qu'agent de blanchiment est sur le déclin pour des raisons écologiques. Toutefois, il est encore employé pour le fil et les tricots, si un haut degré de blancheur est requis, pour des articles vendus blancs (par exemple le lin), ou qui exigent un fond blanc. Il est aussi utilisé couramment dans des procédés où la couleur naturelle de l'écru est éliminée par un traitement de blanchiment (pour des techniques de remplacement se reporter aussi à la section 4.5.5)

Blanchiment au chlorite/chlorate de sodium

Bien que le blanchiment au chlorite/chlorate de sodium soit également en baisse, son application existe toujours pour les fibres synthétiques, le coton et le lin et d'autres fibres cellulosiques, et ceci souvent en combinaison avec le peroxyde d'hydrogène.

L'agent de blanchiment est le dioxyde de chlore gazeux (ClO₂) dont le mécanisme de travail est complètement différent du peroxyde d'hydrogène. Alors que le radical libre (superoxyde) dans le peroxyde d'hydrogène est hydrophile et agit par conséquent de préférence dans la zone hydrophile de la fibre (attaque du polymère de la fibre), le ClO₂ agit préférentiellement sur la matière hydrophobe associée, telle la partie ligneuse des fibres libériennes. C'est la raison pour laquelle, il est un excellent agent de blanchiment (assurant un haut degré de blancheur, sans risque d'endommager la fibre), en particulier pour les fibres synthétiques et les fibres libériennes, à savoir le lin qui comporte un pourcentage d'impuretés hydrophobes plus élevé que le coton.

Le dioxyde de chlore étant instable à l'état gazeux et ne pouvant être stocké que sous forme d'une solution d'environ 1 % dans l'eau, il est produit sur place sous forme d'une solution aqueuse. Il y a actuellement en usage industriel courant deux produits chimiques générateurs de ClO₂, le chlorite de sodium et le chlorate de sodium. Bien que le chlorate de sodium soit considérablement moins cher que le chlorite de sodium, il est plus difficile et plus coûteux de le transformer en ClO₂, ce qui explique son utilisation moins courante.

Aussi bien le chlorite de sodium que le chlorate de sodium sont utilisés dans des conditions acides sévères (pH 3,5 à 4 par l'acide formique ou l'acide acétique). Les solutions de dioxyde de chlore exercent une forte action corrosive sur les matériaux de construction, y compris l'acier inoxydable. Le nitrate de sodium est utilisé en tant qu'inhibiteur de corrosion pour protéger les parties d'un équipement en acier inoxydable. De même, la sélection de détergents/agents mouillants capables de résister à ces conditions acides, s'avère nécessaire. A l’inverse, les agents séquestrants ne sont pas nécessaires car l'acide oxalique utilisé pour l’acidification, sert également pour séquestrer les métaux. L'ordre d'introduction des différents produits auxiliaires doit être maîtrisé, pour éviter le contact direct entre la solution concentrée de chlorite/chlorate de sodium et les acides.

La matière textile est blanchie par foulardage ou au cours de procédés en bain long. La température est normalement maintenue à 95°C, mais des procédés à froid ont également été développés pour réduire les problèmes de toxicité et de corrosion, en utilisant le formaldéhyde en tant qu'activateur pour le chlorite de sodium.

Le haut degré de blancheur et l'absence de risques d'endommager la fibre, constituent les avantages du blanchiment au dioxyde de chlore. Les principaux inconvénients sont les importantes sollicitations de l'équipement et les résidus de chlore susceptibles de subsister sur la fibre en fonction de la manière dont le chlorite (ou le chlorate) est produit et activé. Des technologies récentes, mettant en œuvre le peroxyde d'hydrogène en tant qu'agent réducteur du chlorate de sodium, sont actuellement disponibles pour la production de ClO₂ sans génération d'AOX (voir également section 4.5.5).

Blanchiment à l'acide peracétique

L'acide peracétique est produit à partir de l'acide acétique et du peroxyde d'hydrogène. Il peut être acheté en tant que produit prêt à l'emploi ou être produit sur place. Son action de blanchiment optimale n'est obtenue que dans une fourchette de pH très serrée entre 7 et 8. En dessous d'un pH 7, le degré de blanc diminue nettement et, au dessus d'un pH 9, il se produit une dépolymérisation et par conséquent un endommagement de la fibre

Dans quelques cas l'acide peracétique est utilisé pour les fibres synthétiques (par exemple le polyamide) lorsque le peroxyde d'hydrogène ne peut être appliqué.

2.6.1.2 Questions environnementales

Les principaux problèmes en matière d'environnement associés au pré-traitement du coton, sont dus aux rejets dans l'eau.

Les caractéristiques des rejets varient en fonction d'un certain nombre de facteurs : la présentation, l'ordre adopté, le fait que certains traitements sont souvent combinés en une seule étape, etc.

Les problèmes les plus importants sont soulignés ci-dessous pour les différentes opérations de pré-traitement.

Désencollage et lavage

Dans une usine représentative de fabrication de tissus en coton ou dans des mélanges de coton, le désencollage représente la principale source de rejets au sein du procédé global. Comme il a déjà été évoqué dans la section 2.5.1.2, l'eau de lavage du désencollage peut contenir jusqu'à 70 % de la charge totale en DCO dans les effluents finaux, en particulier dans le cas d'agents d'encollage naturels. Ni le désencollage enzymatique, ni le désencollage oxydant ne permettent la récupération de l'encollage, bien que pour certains agents d'encollage synthétiques la récupération soit techniquement faisable, mais difficile à réaliser par les sociétés travaillant à façon (voir également section 4.5.1).

Comparativement au tissu en coton, l'élimination d'impuretés sur les filés et les tricots est moins importante en terme de charge de pollution. Néanmoins, il convient de prendre en considération la charge en DCO associée à l'élimination des huiles de tricotage (pour le tricot), les huiles de filature et les agents de préparation (si le coton est mélangé à des fibres synthétiques) ainsi que la biodégradabilité de ces composés. Les substances, telles que les huiles-esters synthétiques sont facilement émulsifiées ou solubles dans l'eau et facilement biodégradables. La présence de substances difficiles à émulsifier et difficilement biodégradables, telles que les huiles siliconées que l'on trouve dans des mélanges d'élasthanne avec du coton ou du polyamide, pose davantage de problèmes.

Mercerisage

Le mercerisage est à l’origine de rejet dans les eaux  usées d'une importante quantité d'alcali qui doit être neutralisée. Le sel correspondant est formé après neutralisation. A cet égard, le procédé à froid implique des charges d'émission plus importantes que celui à chaud. Afin d’obtenir le temps de séjour requis et de permettre le refroidissement du bain en mode continu, une partie du bain doit être enlevée et refroidie en permanence. Cela signifie que le procédé de mercerisage à froid exige des volumes plus élevés de bain, ce qui a également pour résultat des émissions plus importantes si la soude caustique n'est pas récupérée. Habituellement les bains de mercerisage sont récupérés et réutilisés. Si cela s'avère impossible, ils sont utilisés en tant qu'alcali dans d'autres pré-traitements (la récupération de la soude caustique fait l'objet d'une étude dans la section 4.5.7).

Blanchiment au peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée)

La décomposition du peroxyde d'hydrogène, qui intervient pendant la réaction du blanchiment, ne produit que de l'eau et de l'oxygène. Toutefois, des préoccupations concernant l'environnement, associées à l'utilisation de stabilisants, doivent être prises en compte (voir section 8.5). Ces produits peuvent contenir des agents complexants, tels que EDTA et DTPA difficilement bioéliminables, qui sont susceptibles de traverser les systèmes d'épuration des eaux résiduaires sans être décomposés. Leur pouvoir de former des complexes très stables avec le métal pose le problème de façon encore plus sérieuse, étant donné qu'ils sont susceptibles de se lier à des métaux lourds présents dans les effluents et de les libérer dans le milieu récepteur (pour des techniques de remplacement, voir également sections 4.3.4 et 4.5.6).

Il a été signalé ( [77, EURATEX, 2000] ) que les effluents contenant des chlorures inorganiques (par exemple du NaCl provenant de la teinture et de l'impression, du MgCl₂ provenant des apprêts), en fonction de la concentration, du pH, du temps et de la température, peuvent être oxydés en chlorites/hypochlorites s'ils sont mélangés aux eaux résiduaires du blanchiment au peroxyde d'hydrogène. Ainsi les AOX peuvent être décelés dans les eaux usées, même si le blanchiment est réalisé sans agents de blanchiment à base de chlore. Toutefois, le relevé de mesures effectué à titre expérimental a démontré que cela ne joue pas un rôle important, si ce n’est aucun [7, UBA, 1994] .

Blanchiment à l'hypochlorite de sodium

Pour des raisons d'ordre écologique, l'utilisation de l'hypochlorite de sodium en Europe est maintenant réduite à seulement quelques cas particuliers liés au tissu maille et, parfois, au blanchiment de filés, si un haut degré de blanc est exigé. En effet, le blanchiment à l'hypochlorite de sodium conduit à des réactions secondaires, qui forment des composés organiques halogénés, communément quantifiés en tant qu'AOX.      

C'est notamment le cas du trichlorométhane (que l'on soupçonne être cancérigène) qui constitue la majeure partie de ces composés formés, mais d'autres réactions subsidiaires au chlore peuvent se produire en plus de la réaction haloforme (voir également section 4.5.5).

Lors du blanchiment avec l'hypochlorite, des émissions de chlore dans l'air peuvent également se produire (bien que seulement dans des conditions de forte acidité) [281, Belgique, 2002] ).

Selon l'Institut de Recherches Appliquées en Environnement (Université de Stockholm), en 1991-1992 des dioxines ont été trouvées dans les boues d'une usine textile, qui effectuait le blanchiment à l'hypochlorite de sodium. D'autres études ont mis en évidence la présence de pentachlorophénol dans l'hypochlorite [316, Suède, 2001] .

Blanchiment au chlorite de sodium

Le chlorite de sodium peut également être à l'origine de la génération d'AOX dans les eaux résiduaires. Toutefois, comparativement à l'hypochlorite de sodium, la quantité d'AOX générée pendant le blanchiment au chlorite est beaucoup plus réduite (en moyenne seulement 10 % à 20 % au maximum de la quantité d'AOX générée par l'hypochlorite), et n'est pas en corrélation avec la concentration du chlorite de sodium ou la température [7, UBA, 1994] . Des études récentes ont démontré que le chlorite de sodium lui-même n'est pas à l'origine de la formation d'AOX, mais plutôt le chlore ou l'hypochlorite présent sous forme d'impuretés, ou utilisé en tant qu'agent activateur. Des technologies récentes (utilisant le peroxyde d'hydrogène en tant qu'agent réducteur du chlorate de sodium) sont maintenant disponibles pour produire du ClO₂ sans génération d'AOX (voir également section 4.5.5).

Comme déjà mentionné précédemment, la manutention et le stockage du chlorite de sodium nécessitent une attention particulière en raison des risques de toxicité et de corrosion. Les mélanges de chlorite de sodium et de substances combustibles ou d'agents réducteurs peuvent présenter un risque d'explosion, en particulier s'ils sont soumis à la chaleur, au frottement ou aux chocs. Au contact avec des acides, le chlorite de sodium forme du dioxyde de chlore. En outre, la décomposition du chlorite de sodium produit de l'oxygène qui entretient la combustion.

2.6.2 Préparation de la laine avant teinture

Les pré-traitements par voie humide de la fibre de laine avant la teinture sont les suivants :

le carbonisage,

le lavage (dégraissage)

le foulonnage,

le blanchiment.

D'autres traitements possibles sont ceux connus sous la définition de traitement anti-feutrage et traitement de stabilisation. Bien qu'ils soient souvent exécutés préalablement à la teinture, ils ne constituent pas d'étapes de préparation obligatoires. C’est la raison pour laquelle ils ont été décrits dans le cadre des opérations de finition (section 2.9.2.8).

2.6.2.1 Principaux procédés de fabrication

Carbonisage

Parfois la laine lavée contient des impuretés végétales qui ne peuvent pas être entièrement éliminées par des opérations mécaniques. L'acide sulfurique constitue la substance chimique utilisée pour la destruction de ces particules végétales au cours d'un procédé appelé carbonisage.

Le carbonisage peut être réalisé sur les fibres brutes ou sur l'étoffe (cette opération ne s'applique pas au secteur du tapis).

Le carbonisage de fibres en bourre n'est réalisé que sur des fibres qui seront ultérieurement utilisées pour produire un tissu fin destiné aux vêtements (tissus de laine peignée), et il est normalement réalisé dans l'usine de lavage.

Dans un équipement représentatif pour le carbonisage de fibres en bourre, la laine, dégraissée encore humide, est immergée dans une solution contenant 6 à 9 % d'acide minéral (généralement de l'acide sulfurique). L'excès d'acide et d'eau est éliminé sous pression ou par centrifugation jusqu'à ce qu'il reste en moyenne 5 à 7,5 % d'acide sulfurique et 50 à 65 % d'eau. Ensuite, pour concentrer l'acide, les fibres sont séchées à une température entre 65 à 90ºC et traitées à une température entre 105 et 130ºC (carbonisage).

Aussitôt après le séchage, la laine est  placée dans une machine qui est constituée de deux cylindres à contre-rotation. Ces cylindres concassent les particules carbonisées en fragments de très petite taille, qui seront ensuite facilement éliminés. L'adjonction de faibles quantités de détergent à l'acide sulfurique améliore le rendement et réduit l'attaque de la laine. Afin d'éviter la dégradation graduelle de la fibre, le pH est finalement réglé à 6 par neutralisation avec de l'acétate de sodium ou de l'ammoniac.

L'acide sulfurique peut être remplacé par du HCl gazeux ou par du chlorure d'aluminium. Ce dernier libère du HCl lorsqu'il est chauffé : cette méthode est utile pour le carbonisage de mélanges de laine et fibres synthétiques, tel que le mélange de laine/polyester, qui sont trop sensibles à l'acide sulfurique.

Après le carbonisage, la fibre peut être cardée et ensuite filée avant d'être teinte, ou elle peut être teinte directement en bourre.

Le carbonisage de l'étoffe est typique pour les étoffes en laine. Cette opération peut être effectuée, soit par le système traditionnel, soit par le système "Carbosol" plus moderne.

Le procédé conventionnel est pratiquement similaire à celui utilisé pour les fibres en bourre. L'étoffe peut être préalablement immergée dans un bain d'eau ou de solvant puis exprimée, mais il s'agit là d'une étape en option. Elle est ensuite imprégnée d'une solution d'acide sulfurique concentrée (acidification) et exprimée (hydro-extraction), avant de traverser la chambre de carbonisage. Les particules carbonisées sont alors éliminées par une action mécanique et un lavage ultérieur. Dans les usines de carbonisage modernes, ces étapes sont réalisées à la continu.

Le procédé "Carbosol", sous licence SPEROTTO RIMAR, fait appel à un solvant organique à la place de l'eau. L'équipement est constitué de trois ensembles. Dans le premier, le tissu est imprégné et lavé avec du perchloroéthylène, dans le deuxième il est immergé dans une solution d'acide sulfurique et dans le troisième le carbonisage et l'évaporation du solvant ont lieu. A ce stade, le perchloroéthylène est récupéré par distillation en circuit fermé.

Il est dit du système “Carbosol” qu'il présente plusieurs avantages techniques par rapport au procédé traditionnel. Le niveau d'acidité du tissu après carbonisage est beaucoup plus faible et le risque d'endommager la fibre de laine est réduit. Grâce à la récupération complète du solvant organique, le procédé peut également être considéré comme plus efficace du point de vue environnemental.

Figure 2.13 : Représentation d'une installation de carbonisage conventionnel
[71, Bozzetto, 1997]

Figure 2.14: Système "Carbosol"
[71, Bozzetto, 1997]

Lavage et dégraissage

Les fils aussi bien que les étoffes peuvent contenir, en plus des impuretés accidentelles, une certaine quantité d'huiles d’ensimage et, dans quelques cas, également des agents d'encollage, tels que le CMC et le PVA. Normalement toutes ces substances sont éliminées avant la teinture, afin de rendre la fibre plus hydrophile et de permettre la pénétration des colorants. Toutefois, cette opération n'est pas toujours nécessaire. En effet, lorsque les agents de préparation sont appliqués en faibles quantités et qu'ils n'interfèrent pas sur la teinture, il est possible d'omettre l'étape de dégraissage/lavage séparée.

Comme il a été dit dans la section 2.4.1, le pourcentage d'huiles d’ensimage sur la laine cardée est tout à fait notable et toujours supérieur à 5 %, tandis que sur la laine peignée il n'atteint jamais 2 %.

Les substances types, qui doivent être éliminées au lavage, peuvent être classées comme suit :

solubles dans l'eau,

insolubles dans l'eau, mais émulsifiables grâce à l'action de tensio-actifs,

insolubles dans l'eau et non émulsifiables (ou difficilement émulsifiables) par des tensio-actifs. Ces substances ne peuvent être éliminées que par l'utilisation de solvants organiques (en général les solvants halogénés, tel que le perchloroéthylène).  

Il en résulte que la matière peut faire l'objet d'un lavage (dégraissage) :

avec de l'eau ou

avec un solvant (nettoyage à sec).

Le lavage à l'eau est réalisé en milieu neutre ou faiblement alcalin (grâce au carbonate ou au bicarbonate de sodium) en présence de détergents. Les détergents communément utilisés sont des mélanges de tensio-actifs anioniques et non ioniques, tels que les sulfates d'alkyle, les alcools gras et les éthoxylates d'alkylphénol. Dans la fabrication des fils de laine pour tapis, le procédé de lavage peut inclure simultanément la fixation chimique de la torsion du fil avec des agents réducteurs (métabisulfite de sodium) et/ou l'application d'insecticides (voir également section 2.14.5.1).

Le lavage à l'eau constitue normalement une opération discontinue. Elle est réalisée dans l'équipement qui servira ultérieurement à la teinture de la matière textile. Cela signifie que le fil est couramment traité en autoclave, tandis que les machines, types Jets et Overflow, sont habituellement utilisées pour les étoffes. De ce point de vue, le secteur du tapis fait exception. En effet, les fils de laine destinés aux tapis sont dégraissés selon un procédé continu ou semi-continu dans des machines pour prélavage de rubans (écheveaux) ou dans des machines de lavage bobine par bobine (bobine de fil), dans lesquelles le fil passe dans une série de cuvettes reliées entre elles (voir section 2.14.5.1.2).

Le traitement en milieu solvant, qui est moins courant, est appliqué lorsque l'étoffe est fortement salie et comporte des taches d'huile provenant du procédé de tissage ou de tricotage. Le solvant le plus souvent utilisé est le perchloroéthylène. Dans quelques cas, de l'eau et des tensio-actifs sont ajoutés au solvant pour obtenir un effet adoucissant.

Le lavage avec des solvants peut être réalisé en discontinu dans un séchoir tumbler (généralement pour le tricot) ou en continu au large (pour le tissu et le tricot). Les impuretés sont éliminées grâce au solvant qui est continuellement purifié et recyclé en circuit fermé (voir également section 2.12.2).

Foulonnage

Ce traitement renforce la tendance naturelle de la laine au feutrage lorsque qu'elle est soumise à une friction en ambiance chaude et humide, et constitue un pré-traitement spécifique appliqué aux étoffes en laine.

Il est habituellement réalisé après le carbonisage. Toutefois, dans certains cas (pour les étoffes de laine lourdes par exemple), le foulonnage peut être effectué directement sur l'étoffe non traitée. La matière est maintenue en rotation dans un bain contenant des auxiliaires de foulonnage. Aussi bien les acides (pH <4,5) que l'alcali (pH >8) accélèrent le procédé. Toutefois, les auxiliaires de foulonnage disponibles sur le marché, produisent également d'excellents résultats dans un milieu neutre. Il en résulte, que le foulonnage, aussi bien en milieu acide qu'alcalin devient moins courant. Après foulonnage, l'étoffe fait l'objet d'un lavage.

Des machines spécialement conçues pour ce procédé sont toujours en usage. Néanmoins, elles ont aujourd'hui amplement fait place à des machines à usage multiple, dans lesquelles le foulonnage et le lavage peuvent être effectués par un simple ajustage du réglage de l'équipement.

Blanchiment

Le blanchiment de la laine se fait au peroxyde d'hydrogène (sachant que l'hypochlorite de sodium est susceptible de décolorer et d'endommager la laine). Un blanchiment réducteur complémentaire est néanmoins indispensable pour obtenir un haut degré de blanc (blanchiment complet). Le dithionite de sodium (hydrosulfite) constitue un agent de blanchiment réducteur typique, souvent utilisé en combinaison avec des azurants optiques pour en améliorer les effets.

Lors de l'étape de blanchiment oxydant, le peroxyde d'hydrogène est appliqué en présence d'alcali et de stabilisants, qui ralentissent la décomposition du peroxyde d'hydrogène (voir également section 8.5).

Si la laine a précédemment fait l'objet d'un traitement anti-feutrage, il est préférable, dans des conditions faiblement acides, d'utiliser le peroxyde d'hydrogène.

2.6.2.2 Questions environnementales

Le pré-traitement de la laine donne principalement lieu à une augmentation des émissions dans l'eau, bien qu'il existe également des opérations spécifiques (le carbonisage par le système “Carbosol” et le nettoyage à sec, par exemple) au cours desquelles des solvants halogénés (principalement le perchloroéthylène) sont utilisés. L'utilisation de solvants organiques halogénés, dans le cas où leur manutention et stockage ne font pas l'objet des précautions nécessaires, est susceptible de générer, non seulement des émissions dans l'air, mais également une contamination du sol et de la nappe phréatique. Les mesures préventives et le traitement final comprennent un équipement en circuit fermé avec la destruction en boucle des polluants au moyen d'un processus d'oxydation avancée (réaction de Fenton, par exemple). Voir les sections 4.4.4, 4.9.3 et 4.10.7 pour de plus amples renseignements. Le procédé implique également la production de charbon actif saturé issu du système de récupération du solvant. Ces déchets solides doivent être manipulés séparément des autres déchets et évacués en tant que déchets dangereux ou être expédiés à des sociétés spécialisées pour leur régénération.

Les opérations de pré-traitement de la laine pour tous types de présentations s'effectuent majoritairement en discontinu et impliquent des rejets discontinus et des taux de concentration largement influencés par les rapports de bain utilisés. Le fil pour tapis constitue une exception puisqu’il peut être lavé/blanchi et faire l'objet d'un traitement anti-mites dans des machines pour prélavage de rubans ou de lavage bobine par bobine (voir section 2.14.5.1.2), ce qui génère plus de flux continus.

Les polluants, qui peuvent être décelés dans les eaux usées, proviennent en partie d'impuretés déjà présentes dans la fibre au moment où elle entre dans le procédé et en partie de produits chimiques et produits auxiliaires utilisés dans ce dernier.

La pollution due aux impuretés présentes dans la matière première

Les résidus de pesticides utilisés pour éviter que le mouton ne soit infesté de parasites externes peuvent toujours être décelés dans la laine lavée dans des quantités qui dépendent de l'efficacité du procédé de lavage. Il s'agit principalement d'insecticides du type organophosphates et pyréthroïdes synthétiques et de régulateurs de croissance d'insectes, mais des résidus de pesticides organochlorés peuvent aussi être observés. Ils se répartissent entre la fibre et l'eau en fonction de leur caractère lipophilique plus ou moins prononcé ou faible et, par voie de conséquence, des traces de ces composés sont libérées dans les eaux usées. Pour de plus amples renseignements sur les ectoparasiticides, voir sections. 2.1.1.9 et 2.3.1.2. Les facteurs de répartition des différentes classes de pesticides sont examinés plus en détail pour le secteur du tapis dans les sections 3.4.1.1 et 3.4.1.2.

Il est à noter, qu'en raison de leur volatilité en milieu vapeur, certains pesticides (organosphosphorés) finissent dans les émissions atmosphériques provenant de machines ouvertes. Ceci doit être pris en compte dans le bilan des entrées/sorties.

Les lubrifiants utilisés en filature (voir section 8.2.3), les huiles utilisées en tricotage (voir section 8.2.5) et d'autres agents de préparation constituent également un important problème au niveau du pré-traitement. Ces substances sont éliminées pendant le processus de lavage. Elles contribuent à la charge en DCO et à la toxicité aquatique  dans les effluents finaux. Les principales préoccupations concernent  :

les huiles minérales mal raffinées (teneur en hydrocarbures aromatiques), 

les APEO (non biodégradables qui augmentent les métabolites toxiques),

les silicones (non biodégradables et difficiles à éliminer sans auxiliaires de lavage),

les biocides (toxiques pour le milieu aquatique).

Le circuit de filature à sec dans le secteur du tapis, décrit dans la section 2.14.5.1 constitue une exception, étant donné que dans ce cas les lubrifiants utilisés n'atteignent pas les eaux usées.

La pollution due aux produits chimiques et produits auxiliaires utilisés dans le procédé

Des quantités considérables de tensio-actifs sont utilisées au cours du pré-traitement en tant que détergents, agents mouillants etc. On dispose aujourd'hui de tensio-actifs de bonne biodégradabilité qui ont une performance acceptable (voir section 4.3.3.). Toutefois, les éthoxylates d'alkylphénol sont toujours couramment utilisés par quelques sociétés du fait de leur faible coût. En raison des effets négatifs de leurs métabolites sur le système de reproduction des espèces aquatiques, la pression est mise sur les éthoxylates d'alkylphénol (APEO), en particulier sur les éthoxylates nonylphénoliques (NPE). Les problèmes en matière d'environnement soulevés par les tensio-actifs d'usage courant sont examinés dans la section 8.1.

D'autres polluants préoccupants qui peuvent être décelés dans les effluents d'eau en provenance d'activités de pré-traitement sont :

les agents réducteurs provenant de traitements de blanchiment et de fixation chimique des filés de laine destinés aux tapis (métabisulfite de sodium) : ils participent à la demande en oxygène dans les eaux usées ;

les agents complexants difficilement bioéliminables (par exemple les EDTA, DTPA et phosphonates) provenant de stabilisants de peroxyde d'hydrogène, etc. ;

les AOX provenant du blanchiment à l'hypochlorite de sodium ;

· les insecticides dans la production de filés de laine pour tapis.

D'autres détails concernant les problèmes en matière d'environnement associés aux substances mentionnées ci-dessus sont fournis ailleurs dans le présent document, en particulier dans les sections 2.6.1.2 et 8.5.

2.6.3 Pré-traitement de la soie

L'information qui suit a été fournie par l'Italie [206, Italie, 2001]

Lavage

La préparation des filés et des étoffes de soie avant la teinture et l'impression, nécessite l'élimination partielle ou totale de la séricine ainsi que des huiles naturelles et des impuretés organiques. En fonction du pourcentage de séricine éliminée pendant le lavage (la séricine est présente dans la soie écrue à un taux de 20 % à 25 %), le produit final est défini en tant que soie non lavée (uniquement utilisée pour les chemises, les costumes et les tailleurs), "souple" ou dégommée. 

Le lavage peut être fait sur le fil ou sur l'étoffe. Il est plus facile d'éliminer uniformément la séricine sur le fil lui-même. Toutefois, cette opération est généralement réalisée sur l'étoffe, afin de mettre à profit l'action protectrice de cet "encollage naturel" contre un éventuel endommagement pendant le tissage.

Le traitement de dégraissage peut être réalisé dans une solution neutre, acide ou alcaline, en fonction des résultats souhaités. Au niveau industriel, le traitement en milieu alcalin est de loin le plus courant. Il est extrêmement important de maîtriser la température.    

Les bains de lavage contiennent une charge organique élevée ; la concentration en composés azotés organiques est particulièrement élevée. 

Soie "non lavée"

Le procédé de production de soie "non lavée" consiste à éliminer des tissus de soie non traités toutes les substances provenant d'opérations en amont, tout en éliminant un minimum de séricine (1 % à 2 %), de manière à ce que le tissu conserve les caractéristiques de toucher rigide. Cette opération est effectuée dans un bain de savon à basse température légèrement alcalin.

Soie "souple"

Le procédé est réalisé dans des conditions acides sur des fils de trame. La perte de poids s'élève à environ 10 %.

Soie dégommée

Ce traitement, qui est réalisé à la fois sur les fils et les étoffes, assure une élimination complète de la séricine, ainsi que des substances qui ont été ajoutées au cours d'opérations précédentes, sans modifier la fibroïne.

La dégradation hydraulytique de la macromolécule protéinique de la séricine peut être obtenue par la simple utilisation soit de savons, soit de tensio-actifs synthétiques ou encore de mélanges de savons avec des tensio-actifs synthétiques, grâce à un traitement enzymatique ou à un traitement de la soie dans de l'eau à une température élevée et sous pression.

Dans le cadre du procédé de dégommage au savon, le fil et l'étoffe sont immergés dans deux bains (bains de dégommage). Chaque bain contient du savon vert à des concentrations différentes. Ce traitement est suivi d'un lavage à l'ammoniaque et d'un rinçage. La température de traitement varie entre 95°C et 98°C et la concentration du savon dans le bain de dégommage varie entre 10 g/l et 15 g/l. La durée du traitement complet est de 2 heures en moyenne. Il est possible de réutiliser les bains évacués après une adjonction de savon appropriée.

Le dégommage aux détergents synthétiques implique le remplacement partiel ou total du savon par des tensio-actifs non ioniques synthétiques (l'éthoxylate d'alcool gras, par exemple). Il est également possible d'associer le traitement de dégommage à un blanchiment oxydant ou réducteur et, dans quelques cas, même lors de la teinture, améliorant ainsi l'économie d'eau et d'énergie. En général, les mélanges d'alcali et de détergent sont utilisés à des températures avoisinant 95°C à 98°C. Un tel traitement est adapté au procédé en continu.

Le dégommage sous pression à température élevée constitue un traitement spécifique, essentiellement utilisé pour le dégommage des fils. Il nécessite la préparation d'un bain aqueux sans tensio-actifs et la température doit se situer entre 110°C et 140°C. Un traitement de lavage ultérieur est indispensable pour éliminer les substances utilisées au cours des procédés précédents.

Opération de charge

L'opération de charge est surtout réalisée sur les fils, afin d'améliorer la récupération du poids perdu après élimination de la séricine. Ce traitement consiste à déposer des sels d'étain ou à greffer des chaînes polymères sur les groupes fonctionnels de la chaîne protéinique de la fibroïne.

La charge est définie comme étant "égale", si le poids du substrat final est le même que celui avant dégommage et comme étant "plus élevée" si le poids est supérieur. Le toucher et le drapé de la soie chargée sont différents. Le procédé le plus fréquemment utilisé est celui de la "charge mixte".

Charge aux minéraux

La soie est soumise à un traitement dans des bains de tétrachlorure d'étain de différentes concentrations (bains fortement ou faiblement concentrés) en milieu acide. Dans un bain de forte concentration la soie peut augmenter son poids d'environ 10 % par simple absorption de sel. Pour éliminer le sel non fixé et hydrolyser le sel présent sur la fibre, ce procédé est suivi de cycles de lavage précis. Les opérations de ce type peuvent être répétées pour augmenter encore davantage le poids de la soie. Pour garantir la fixation des sels d'étain, la charge est complétée d'un traitement dans une solution bibasique de phosphate de sodium, suivi d'un deuxième traitement au silicate de sodium.

Les inconvénients de ce procédé sont la longue durée du traitement et la consommation élevée d'eau et d'énergie. L'importante quantité d'étain dans les eaux usées représente une conséquence indésirable du point de vue environnemental.

Charge aux monomères vinyliques

Le greffage de monomères vinyliques sur la soie représente une solution alternative par rapport à la charge minérale traditionnelle. Une telle méthode ne permet pas seulement d'obtenir l'augmentation du poids souhaitée, mais elle améliore également les caractéristiques et les performances de la soie. La copolymérisation avec des monomères vinyliques est réalisée en faisant appel aux méthodes d'activation radicalaire (systèmes redox, rayons UV, rayons gamma, etc.).

Le méthacrylamide (MAA) est l'un des polymères le plus fréquemment appliqué à l'échelle industrielle. La charge avec le MAA se fait par simple application. L'activation radicalaire est obtenue grâce à l'ammoniaque ou au persulfate de potassium. D'autres accélérateurs de radicaux, qui se composent de systèmes redox décrits dans la littérature, ne sont pas couramment utilisés au niveau industriel.           

Le comportement à la teinture de la soie peut être modifié par la charge. Des études démontrent pour les colorants les plus couramment utilisés le changement de l'affinité tinctoriale de la soie chargée par le MAA selon le pourcentage d’augmentation de poids. Ces études mettent également en évidence que la solidité de la teinture "au mouillé" est réduite après l'opération de charge.

Pour la charge de la soie destinée aux cravates, le méthacrylamide constitue l'unique technique employée par l'industrie, aucun substitut de MAA n'étant actuellement commercialisé.

Charge mixte

Afin d'obtenir un hybride des caractéristiques finales de composés soumis à la charge minérale ou au MAA, un procédé de charge à l'étain et au MAA est utilisé de façon assez répandue à l'échelle industrielle.

2.6.4 Pré-traitement de matières synthétiques

2.6.4.1 Principaux procédés de fabrication

Le lavage et la thermofixation (traitement à haute température) constituent les opérations typiques avant teinture.

Le lavage est nécessaire pour éliminer les agents de préparation présents sur le fil qui ont été appliqués en surface au cours des traitements précédents (habituellement 2 à 3 %, mais pouvant aller jusqu'à 4 % du poids de la fibre). La plupart des agents de préparation (environ 95 %) est éliminée à ce stade (les alcools gras éthoxylés sont communément utilisés en tant qu'émulsifiants). Les fibres élastomères (élasthanne) constituent une exception, étant donné qu'elles contiennent des agents de préparation principalement constitués d'environ 6 à 7 % d'huiles siliconées. Les silicones sont plus difficiles à éliminer et elles restent partiellement sur la fibre (40 % de l'adjonction initiale), même après lavage. Pour améliorer leur élimination, il est d'usage courant d'utiliser des nonylphénols éthoxylés.

Lors du pré-traitement de tissus, l'élimination de produits d'encollage constitue une étape essentielle. L'extraction de ces substances est obtenue grâce à l'action combinée :

de tensio-actifs (non ioniques ou mélanges de tensio-actifs non ioniques et anioniques) : ils agissent en tant qu'agents mouillants et émulsifiants et favorisent la solubilisation de l'encollage ,

d'agents complexants (par exemple les phosphonates) : ils sont utilisés en cas de risque de re-précipitation des composants des produits d'encollage. Une augmentation du degré de dureté peut se produire, en particulier sur les lignes de traitement en continu de mélanges synthétiques avec des fibres cellulosiques (caractérisés par la présence de sels de Ca, de Fe et de Mg en tant qu'impuretés naturelles) ;

de l'alcali (soude caustique ou carbonate de sodium) : l'alcali est sélectionné en fonction du produit d'encollage employé (pour l'élimination de produits d'encollage à base de sels de polyacrylates d'ammonium, l'utilisation de la soude caustique est obligatoire, alors qu'un produit d'encollage polyester précipiterait dans les mêmes conditions de pH).

La thermofixation constitue également une autre opération importante dans le pré-traitement de fibres synthétiques. Sa position au sein du procédé peut être différente en fonction de la présentation et de la fibre. Il en résulte que les différentes successions d’étapes ci-après sont possibles :

thermofixation - lavage - teinture,

lavage - thermofixation - teinture,

lavage - teinture - thermofixation.

Pour la production de tissus blancs, le blanchiment du tissu après thermofixation peut être nécessaire. 

2.6.4.2 Questions environnementales

Des impuretés et additifs potentiellement nocifs sont déjà présents dans les fibres synthétiques avant leur traitement chez l'ennoblisseur et comptent pour une large part dans la charge polluante en provenance du pré-traitement.

Quelques-unes de ces impuretés sont générées pendant la fabrication de la fibre. Il s'agit de sous-produits de polymères de synthèse, tels que les monomères non polymérisés (par exemple le caprolactame dans la production de polyamide 6), les oligomères à basse densité moléculaire et les catalyseurs résiduels, qui sont rejetés à l'atmosphère pendant les traitements thermiques.

D'autres substances sont ajoutées intentionnellement à la fibre pour améliorer le traitement ultérieur. Il s’agit d’agents de préparation utilisés dans la fabrication de fibres et de filés et de produits d'encollage.      

La quantité moyenne d'agents de préparation appliquée aux fibres artificielles et synthétiques (à l'exception des fibres élastomères pour lesquelles la charge peut être beaucoup plus élevée) se situe entre 2 et 4 % du poids de la fibre (voir également section 8.2).

Lors du lavage du textile environ 80 % de ces substances sont rejetées dans les eaux usées, les 20 % restants pouvant être émis dans l'atmosphère au cours des traitements à haute température qui suivent (séchage et thermofixation). Inversement, si la thermofixation est réalisée sur la matière écrue préalablement au lavage (ce qui est le cas lors du traitement de tissus et de tricots fins), la charge de pollution principale se trouve dans les rejets atmosphériques.

Pendant les traitements à haute température, les composants des agents de préparation de faible densité moléculaire (essentiellement des lubrifiants et des tensio-actifs) se décomposent - générant ainsi des molécules plus petites et plus volatiles - ou réagissent entre eux en formant du goudron. La volatilité et le goudron sont des effets indésirables, étant donné qu'ils se traduisent par des émissions dans l'air et un endommagement du fil.

Toutefois, grâce à des améliorations technologiques considérables obtenues dans le domaine des fibres synthétiques, les fibres/filaments en sortie du procédé de filature primaire (production de fibres) ne sont plus générateurs de fumées par la suite. Les problèmes qui subsistent actuellement sont liés aux cas où, après la production de fibres/filaments, des lubrifiants tels que les huiles de bobinage sur cône sont ajoutées à la fibre à un taux de plus de 2, voire 3 % du poids du fil [48, VITO, 2001] .

Les principales inquiétudes concernant les eaux usées résultent de l'évacuation de substances difficilement ou non biodégradables, tels que les huiles minérales, les additifs EO/PO, les huiles siliconées, les tensio-actifs puissants, etc. En outre, les biocides normalement contenus dans les formulations aqueuses, contribuent à la toxicité des eaux usées.

En outre, pour les émissions dans l'air comme pour les rejets dans l'eau, la charge principale déversée dans les eaux usées provient une fois de plus des agents de préparation (huiles de bobinage sur cône, excès d’ensimage, etc.) appliqués sur la fibre/le filament après l'étape de filage primaire. Ces substances (agents de filage secondaires) sont appliquées dans des quantités sensiblement plus importantes que les agents de filage primaires. De plus, ils ont habituellement une faible affinité avec l'eau et sont, par conséquent, difficiles à éliminer. 

Les produits d'encollage ont également été examinés pour les tissus. Les produits d'encollage n'entraînent pas une augmentation des émissions dans l'air au cours des traitements thermiques, mais ils peuvent être à l'origine de substances difficilement biodégradables et d'une toxicité aquatique.

La section 4.2.1 fournit des informations sur d'autres agents de préparation éventuels pour les fibres artificielles.

2.7 Teinture

Les sections suivantes décrivent les principes généraux de la teinture et des techniques de teinture le plus couramment utilisées pour les différentes fibres. Pour des raisons pratiques, les informations détaillées concernant les produits auxiliaires de teinture, les colorants et le matériel de teinture sont fournies dans des annexes spécifiques (à savoir, sections 8.6, 9 et 10).

2.7.1 Principes généraux de la teinture

La teinture est une technique pour colorer une matière textile dans laquelle un colorant est appliqué au support de manière uniforme, afin d'obtenir une nuance homogène, avec un rendement et des solidités appropriées à son usage final. Un colorant est une molécule, qui contient un groupe chromophore (système conjugué) capable d'avoir une interaction avec la lumière, donnant ainsi la perception de couleur.

La teinture des textiles implique l'usage d'un certain nombre de produits chimiques et de produits auxiliaires différents pour favoriser le procédé de teinture. Certains sont spécifiques à un procédé, tandis que d'autres peuvent être utilisés dans plusieurs procédés. Certains produits auxiliaires (par exemple, les dispersants) sont déjà contenus dans la formulation du colorant, mais plus souvent, les produits auxiliaires sont ajoutés au bain de teinture en cours de procédé. Etant donné que les produits auxiliaires, en général, ne restent pas sur le support après teinture, ils se retrouvent dans les rejets.

Il existe différentes techniques de teinture :

La teinture dans la masse/teinture à l'état de gel, dans laquelle un colorant est incorporé dans la fibre synthétique au cours de sa production (cette technique représente le procédé le plus couramment appliqué pour les fibres polypropylènes, et présente également de l'intérêt pour les polyacryliques, mais il ne sera pas décrit dans le présent document).

La teinture pigmentaire dans laquelle un pigment insoluble, sans affinité pour la fibre, est déposé sur le support textile puis fixé par un liant.

Les procédés de teinture impliquant la diffusion d'un colorant dissout ou, tout au moins partiellement dissout, dans la fibre.

Ce dernier groupe de procédés est celui qui fera l'objet d'un exposé plus détaillé dans les sections suivantes. D'un point de vue moléculaire, quatre phases différentes sont concernées :

en premier lieu, le colorant dissout ou dispersé au préalable dans le bain de teinture diffuse à partir du bain vers le support ;

la deuxième phase consiste en l'adsorption du colorant sur la surface de la matière textile. Ce procédé est contrôlé par l'affinité (substantivité) du colorant pour la fibre ;

le colorant diffuse/migre à l'intérieur de la fibre jusqu'à ce qu'elle soit teinte de façon uniforme. Cette phase est beaucoup plus lente que le transport du colorant dissout à l'intérieur du bain de teinture. La pénétration du colorant dans la fibre exige que la fibre elle-même soit accessible. Dans le cas de fibres hydrophiles, le colorant pénètre à travers les micropores disponibles tandis que, dans le cas des fibres hydrophobes, dont la structure moléculaire n’est pas accessible en phase aqueuse, des sites doivent être ouverts afin de permettre la pénétration du colorant. En général, l'accès à la fibre est facilité par la température. Les fibres hydrophobes ne sont accessibles au colorant qu'au-delà de la température de transition vitreuse qui, parfois, se situe au-dessus de 100°C. Pendant la diffusion dans les micropores, la barrière électrostatique qui se développe à la surface de la fibre, doit encore être surmontée. Dans certains cas, de grandes quantités de sel doivent être ajoutées au bain de teinture, afin de réduire les forces électrostatiques à la surface de la fibre et pour favoriser une pénétration uniforme du colorant.

le colorant doit être fixé dans des sites appropriés à l'intérieur du support. Différents mécanismes de fixation sont connus, qui vont de la réaction chimique du colorant avec la fibre pour former une liaison covalente (colorants réactifs), à la formation de liaisons plus faibles dues aux forces de Van der Waals et aux autres forces de faible intensité entre la fibre et le colorant (colorants directs). Un rôle important est également joué par la liaison hydrogène, responsable des interactions de longue, moyenne et courte distance entre la fibre et le colorant, du colorant au colorant, de l'eau à la fibre et de l'eau aux substances solubles présentes dans la solution, tels que les tensioactifs. De plus amples explications sont données à ce sujet à la section 9.

2.7.2 Procédés de teinture

Les textiles peuvent être teints au cours de n'importe quelle phase du procédé de fabrication de sorte que les procédés de coloration suivants sont possibles :

teinture sur floc ou en bourre,

teinture sur ruban peigné : les fibres sont disposées en mèches légèrement retordues avant teinture,

teinture sur câble : elle consiste à teindre des filaments continus (appelées câbles) produits lors du filage des fibres synthétiques,

teinture sur fil,

teinture en pièces (par exemple tissus, tricots et non tissés),

produits finis (articles confectionnés, moquettes, tapis de salle de bain, etc.)

La teinture peut être réalisée en discontinu, ou à la continu ou semi-continu. Le choix entre ces deux procédés dépend du type de produit, de la classe de colorant choisi, du matériel disponible et des coûts de procédé. Les procédés de teinture discontinus et à la continu nécessitent tous les deux les phases suivantes :

préparation du colorant,

teinture,

fixation,

lavage et séchage.

Teinture en discontinu

Dans la teinture en discontinu (également appelée teinture par épuisement), une certaine quantité de matière textile est chargée dans une machine de teinture et amenée à l'équilibre avec une solution contenant le colorant et les produits auxiliaires pendant une période allant de quelques minutes à quelques heures.

Le procédé de teinture commence par l'absorption du colorant à la surface de la fibre, puis le colorant diffuse et migre dans la fibre. L'utilisation de produits chimiques et de températures contrôlées accélère et optimise l'épuisement et la fixation (respectivement vitesse et taux) du colorant. Lorsque que l'on juge que la teinture a atteint la bonne nuance, le bain de teinture épuisé est vidangé et la matière textile est lavée, afin d'éliminer les colorants et les produits chimiques non fixés. Le lavage est habituellement effectué dans le même équipement. Toutefois, des laveuses séparées peuvent également être utilisées dans le cas du tissu.

Toutes ces opérations peuvent être réalisées avec différents degrés d'automatisation. Dans les usines de teinture totalement automatisées, toutes les phases depuis la préparation des recettes et les essais en laboratoire jusqu'à l'alimentation en colorants et produits chimiques, le transport des matières, le chargement et déchargement des machines et le contrôle des paramètres de teinture (par exemple, niveau, chauffage, injection à des vitesses sélectionnées, pH, température, etc.) sont pilotées informatiquement.

Dans des unités non automatisées, le dosage et l'alimentation des machines en colorants et produits chimiques se font manuellement. Une approche de teinture manuelle utilisée pour la laine consiste à réaliser une teinture d'essai en laboratoire sur un échantillon d'une fibre particulière et ensuite d'appliquer 5 à 10% de colorant en moins lors de la teinture en vraie grandeur. La couleur finale est obtenue en ajoutant du colorant supplémentaire en petites quantités, afin de parvenir à la nuance finale. Selon les colorants, il peut s'avérer nécessaire de refroidir le bain de teinture pour chacune de ces additions, afin de favoriser une répartition uniforme du colorant ajouté. La conformité de la couleur se contrôle à l'œil nu, l'ouvrier teinturier comparant la matière teinte avec un modèle de référence sous éclairage normalisé.

Les teintures qui sont "trop foncées" peuvent être corrigées par élimination du colorant de la fibre, en utilisant un excédent d'agent d'unisson ou en modifiant les conditions de traitement, et en ajoutant ensuite du colorant pour arriver à la nuance exacte. Il s'agit d'une méthode très coûteuse et polluante et dans la plupart des usines de teinture elle n'est utilisée qu'en dernier ressort.

Un paramètre important en teinture discontinue est le rapport de bain . Il s'agit du rapport de poids entre la matière sèche totale et la solution totale. Ainsi, par exemple un rapport de bain de 1:10 signifie 10 litres d'eau pour 1 kg de matière textile.

Ce paramètre non seulement influence la quantité d'eau et d'énergie consommée dans le procédé de teinture, mais il joue également un rôle important dans le taux d'épuisement du colorant ainsi que dans la consommation de produits chimiques et de produits auxiliaires.

Le rapport de bain est fonction du niveau d'épuisement du bain par l'intermédiaire de l'équation : E = K /(K + L), où :

K (affinité) = 50 à 1000 pour les différentes combinaisons de colorant/fibre
L (rapport de bain) = 5 à 50 pour les différentes machines
E (épuisement) = 0,5 à 1 (50 à 100 % d'épuisement)

Sur la base de cette équation, on peut retenir que lorsque L augmente, E diminue et une moindre quantité de colorant est absorbée par la fibre lorsque l'équilibre est atteint. L'effet est plus prononcé pour les colorants à faible affinité.

Comme indiqué auparavant, le rapport de bain exerce également une influence sur les niveaux de consommation des produits chimiques et produits auxiliaires. La plupart sont dosés sur la base de la quantité de bain plutôt que sur le poids de la fibre. Par exemple, dans un rapport de bain de 1:5, 50 g/l de sel signifiera 250 g/kg de fibre, mais avec un rapport de bain de 1:40, les mêmes 50 g/l de sel correspondront à 2 kg/kg de fibre.

Les rapports de bain varient grandement selon les machines de teinture, le type de support à teindre et son caractère hydrophile. Les fabricants de matériels fournissent une gamme de rapports de bain nominaux pour chaque type de machine. Il s'agit de la plage des rapports de bain, auxquels la machine peut fonctionner lorsqu'elle est chargée à sa capacité optimale/maximale. Dans chaque plage, les valeurs les plus faibles concernent normalement les fibres synthétiques (le polyester est habituellement pris comme référence), tandis que les chiffres les plus élevés s'appliquent au coton. Ceci est dû au fait que les fibres synthétiques absorbent moins d’eau que le coton.

Le tableau 2.2 indique les plages typiques des rapports de bain nominaux pour chaque type de machine. Il convient également de noter que chaque type de machine possède ses propres limitations et plages d'application.

Les caractéristiques d'un certain nombre de machines typiques sont décrites de manière plus détaillée aux sections 10.1 à 10.4.1.2, tandis que les derniers développements sur certains types de machines figurent aux sections 4.6.19 à 4.6.21.3.

Montage

Procédé

Matériel

Rapport de bain

Fibre en bourre (également ruban de carde et câble)

Teinture en bourre

Autoclave (teinture en bourre)

1:4 à 1:12 ⁽¹⁾

Fil

Bobines / cônes

Teinture sur fil

Autoclave (teinture sur bobine)

1:8 à 1:15 ⁽²⁾

Echeveau

Teinture sur écheveau

machines de teinture sur écheveaux

1:12 à 1:25 ⁽³⁾

Tissu, tricot, non tissés

Boyau

Teinture en pièce en boyau

Barque à tourniquet

1:15 à 1:40 ⁽⁴⁾

Overflow

1:12 à 1:20 ⁽²⁾

Jet

pour tissu

pour tapis

1:4 à 1:10 ⁽⁴⁾

1:6 à 1:20 ⁽⁴⁾

Airflow

1:2 à 1:5 ⁽⁵⁾

Au large

Teinture en pièce au large

Tourniquet (pour tapis seulement)

1:15 à 1:30 ⁽⁴⁾

Teinture sur ensouple

Teinture sur ensouple + laveuse

1:8 à 1:10 ⁽⁶⁾

1:10 à 1:15 ⁽⁷⁾

Teinture sur jigger

Jigger + laveuse au large

1:3 à 1:6 ⁽⁶⁾

1:10 ⁽⁷⁾

Produits finis (par exemple, vêtements, tapis, ensembles de salle de bain, etc.)

Teinture en pièce

Barque à palette

1:60 (non- exceptionnel)

Machine à Tambour

Très variable

Source:

⁽¹⁾ [32, ENco, 2001]
⁽²⁾ [294, ETAD, 2001]
⁽³⁾ La plage typique est de 1:15 à 1:25 comme indiqué dans les observations de BCMA [208, ENco, 2001] . Un rapport de bain de 1:12 a été signalé pour la laine de tapis en écheveaux (mi-peignée) [281, Belgique, 2002]
⁽⁴⁾ [171, GuT, 2001]
⁽⁵⁾ Selon un fournisseur majeur (THEN) et des sociétés d'ennoblissement de textiles [209, Allemagne, 2001]
⁽⁶⁾ [3, RIZA, 1998]
⁽⁷⁾ [293, Espagne, 2002]

Tableau 2.2 : Matériels de teinture en discontinu et rapports de bain.

Teinture à la continu et en semi-continu

Dans les procédés de teinture à la continu et en semi-continu, le bain de teinture est appliqué au textile, soit par imprégnation (au moyen de foulards), soit en utilisant d'autres systèmes d'application. Plus couramment, les textiles sont introduits en continu au large à travers une bacholle contenant la solution de colorant. Le support absorbe une certaine quantité de colorant avant de quitter la bacholle puis est exprimé à travers des rouleaux pour contrôler le taux d’emport. L'excédent de colorant éliminé coule en retour dans le bain de teinture. Dans l'industrie du tapis (et pour des produits ouverts qui doivent absorber et retenir de grands volumes de solution), des épaississants sont ajoutés à la solution de foulardage pour empêcher la migration du colorant. En outre, il existe également des systèmes d'application spéciale, dans lesquels le colorant est versé, pulvérisé, injecté ou appliqué sous forme de mousse (Voir la section 10.4.2).

La fixation du colorant est habituellement obtenue dans la phase suivante, en utilisant des produits chimiques ou de la chaleur (chaleur sèche ou vapeur). Le lavage constitue l'opération finale et il est habituellement effectué dans des machines à laver installées en ligne.

La seule différence entre les procédés de teinture à la continu et en semi-continu réside pour cette dernière dans l'application du colorant en continu par foulardage tandis que la fixation et le lavage sont discontinus.

En général, les colorants à faible affinité sont préférables dans la teinture à la continu afin d'empêcher les risques de queutage ("tailing": écart de nuance de teinture entre le début et la fin de la pièce attribuable à l'épuisement non désiré de la solution de foulardage) et faciliter le lavage du colorant non fixé.

Dans les procédés de teinture à la continu et en semi-continu, le rapport de bain n'a pas d'importance pratique et il n'est pas utilisé comme paramètre. Dans ces procédés, le facteur dont il faut tenir compte est le taux d’emport ou taux d’exprimage (masse en grammes de solution absorbée pour 100 grammes d'étoffe sèche) et la concentration du colorant.

Un aperçu des techniques et des machines le plus couramment utilisées dans les procédés de teinture à la continu et en semi-continu est donné dans le tableau 2.3 :

Montage

Procédé

Matériel

Tissu, tricot, non tissé

En Boyau

Continu

Exprimage en boyau + J box ou vaporiseur à tapis + laveuse

Au large

Semi-continu

Pad-Batch (ou Carp-O-Roll pour tapis)

Foulard + laveuse

Pad-Roll (ou Carp-O-Roll pour tapis)

Foulard + laveuse

Pad-Jig

Foulard + jigger + laveuse

Continu

Pad-Steam

Foulard ⁽¹⁾ + vaporiseur + laveuse

Pad-Dry

Foulard ⁽¹⁾+ rame + laveuse

Thermosol

Notes:

(1) Des applicateurs différents sont utilisés pour teindre les tapis sur des rames continues (voir également la section 10.4.2)

Tableau 2.3 : Procédés et matériels de teinture à la continu et en semi-continu

2.7.3 Teinture des fibres cellulosiques

Les fibres cellulosiques peuvent être teintes au moyen d'une large gamme de colorants, à savoir :

réactifs,

directs,

de cuve,

au soufre,

azoïques (naphtols).

Colorants réactifs

Un tiers des colorants utilisés pour les fibres cellulosiques sont aujourd'hui des colorants réactifs. Ils sont pour la plupart appliqués selon les procédés Pad-Batch et continus pour les tissus, tandis que le traitement en discontinu est le plus courant pour les tricots, la bourre et le fil.

En teinture par épuisement, le colorant, l'alcali (hydroxyde de sodium ou carbonate ou bicarbonate de sodium) et le sel peuvent être ajoutés au bain de colorant en une seule fois, au début du procédé, ou en plusieurs fois au cours de la teinture. Dans ce dernier cas, l'alcali n'est ajouté qu'après l'absorption du colorant par la fibre. Sa quantité est déterminée par la réactivité du système et la hauteur de ton désirée (les colorants à froid sont appliqués à des pH plus alcalins que les colorants à chauds et à haute température). Le sel est ajouté pour améliorer l'épuisement du bain : la concentration utilisée dépend de la substantivité du colorant et de l'intensité de la nuance. De plus fortes concentrations sont exigées pour les nuances foncées et les colorants à faible affinité comme indiqué dans tableau ci-dessous.

Concentration en sel pour :

Concentration en colorant

Colorants à haute affinité

Colorants à faible affinité

Nuance claire < 0,5 %

10 à 30 g/l NaCl

jusqu'à 60 g/l NaCl

Nuance foncée > 4 %

~ 50 g/l NaCl

jusqu'à 80 à 100 g/l NaCl

Source: [186, Ullmann's, 2000] , [11, US EPA, 1995]

Tableau 2.4 : Concentrations de sel exigées pour les colorants réactifs

Après teinture, le bain est vidé et la matière est rincée puis lavée avec addition de produits auxiliaires.

Dans les procédés de teinture par foulardage, le colorant et l'alcali peuvent être appliqués ensemble ou en deux phases dans deux foulards séparés (ou autres systèmes d'application). Lorsque tous les produits chimiques sont appliqués en une seule phase, la stabilité de la solution dans le foulard est importante. En fait, quand la réactivité du colorant augmente, il existe un risque que le colorant après un long temps de séjour dans la cuve du foulard soit hydrolysé par l'alcali avant de réagir avec la fibre. Pour cette raison, le colorant et l'alcali sont couramment introduits séparément dans la bacholle. Les cuves de foulard sont construites à présent de sorte que le volume de bain soit aussi faible que possible et qu'il soit renouvelé en moyenne toutes les 5 minutes [186, Ullmann's, 2000] .

Parmi les procédés de teinture en semi-continu, le procédé Pad-Batch à froid est de loin le plus important pour les colorants réactifs. Après que le textile ait été fourlardé avec le colorant et l'alcali, il est stocké sur roules. La fixation a lieu pendant le stockage.

Dans les procédés de teinture continue, le foulardage, la fixation, le lavage et le séchage sont effectués sur la même ligne. La fixation est couramment effectuée soit par chaleur sèche soit par vapeur. Les procédés suivants sont couramment utilisés :

procédés Pad-Steam (l'une des méthodes les plus courantes est le procédé Pad-Dry / Pad-Steam qui consiste en l'application du colorant par foulardage - le séchage intermédiaire - l'application de l'alcali par foulardage - la fixation du colorant au moyen de vapeur saturée - le lavage - le séchage) ;

Pad-Dry Thermofix (le colorant et l'alcali sont foulardés en même temps, ensuite la matière textile peut être séchée et fixée en une seule phase ou elle peut être fixée thermiquement après une phase de séchage intermédiaire).

Dans tous les cas, après fixation, le textile est toujours soigneusement lavé dans une laveuse au large ou en boyau afin d'éliminer complètement le colorant hydrolysé, puis ensuite séché.

Dans les procédés Pad-Dry Thermofix, de l'urée est habituellement ajoutée à la solution de foulardage afin d'agir comme solvant du colorant pendant la fixation. L'urée se dissout à 115°C et se mélange à l'eau au-delà de 100°C. En conséquence, elle peut être utilisée comme solvant pour le colorant  en chaleur sèche. Un procédé de teinture récemment mis au point est à présent disponible et ne nécessite pas l'addition d'urée (voir la section 4.6.13).

L'urée est parfois utilisée également dans les procédés Pad-Batch afin d'accroître la solubilité du colorant. Dès 1992, l'utilisation de l'urée dans ce but, était en nette diminution [61, L. Bettens, 1999] . De nouveaux colorants réactifs hautement solubles ont été introduits sur le marché et ils ne nécessitent pas d'urée même dans les solutions de colorant très concentrées pour les nuances foncées.

Colorants directs

Les colorants directs sont également très importants dans la teinture des fibres cellulosiques : 75 % de la consommation totale de ces colorants sont utilisés pour teindre les supports en coton ou en viscose [186, Ullmann's, 2000] .

Les colorants directs sont appliqués directement dans le bain contenant également le sel (chlorure de sodium ou sulfate de sodium) et les produits auxiliaires qui facilitent la mouillabilité du support et l'effet de dispersion. Les mélanges de tensio-actifs non ioniques et anioniques sont utilisés à cette fin.

En teinture par épuisement, le colorant est d’abord empâté, puis dissous dans de l'eau chaude et ajouté au bain de colorant. L'électrolyte est ensuite ajouté au bain de colorant. Après vidange du bain de colorant, l'étoffe est lavée à l'eau froide et généralement soumise à un post-traitement.

Les procédés par foulardage englobent les techniques suivantes :

Pad-Steam,

Pad-Roll,

Pad-Batch,

Pad-Jig (le support textile est foulardé avec le colorant et traité avec la solution de sel dans un jigger).

Dans tous les procédés, la matière est rincée à l'eau froide en fin de procédé.

Pour les nuances foncées, la solidité au mouillé peut diminuer dans une proportion nécessitant un post-traitement. Il existe deux méthodes :

élimination du colorant non fixé par lavage avec des agents complexants ou des tensio-actifs ayant un effet de dispersion ;

réduction de la solubilité du colorant par blocage des groupes hydrophiles ("augmentation de l'encombrement de la molécule").

Plusieurs techniques peuvent être appliquées pour augmenter l'encombrement de la molécule. Le textile teint peut être traité notamment avec :

des fixateurs cationiques : il s'agit de substances complexes qui forment une liaison saline avec le colorant anionique, le complexe obtenu est moins soluble que le colorant d'origine. Les ammonium quaternaires avec de longues chaînes d'hydrocarbures, des dérivés de polyamines et polyéthylèneimines peuvent être utilisés à cette fin.

des sels métalliques : le sulfate de cuivre et le bichromate de potassium peuvent former avec certains colorant azoïques des complexes métalliques ayant une meilleure solidité à la lumière.

des agents à base de produits de condensation du formaldéhyde avec des amines, des phénols aromatiques polynucléaires, du cyanamide ou du dicyandiamide (l'usage de ces produits de condensation entraîne la formation de produits très peu solubles avec les molécules du colorant).

des bases diazotées : après la teinture, le textile est soumis à une diazotation et ensuite, traité avec des amines aromatiques ou des phénols qui ne doivent pas contenir de groupes hydro-solubilisants [186, Ullmann's, 2000] .

Des difficultés environnementales se posent lorsque le post-traitement s'effectue avec des produits de condensation du formaldéhyde ou des sels métalliques. La méthode utilisant des agents cationiques de fixation est, en conséquence, la plus couramment appliquée. Toutefois, les composés de type ammonium quaternaire utilisés sont souvent non biodégradables, toxiques pour les poissons et contiennent de l'azote.

Colorants de cuve

Les colorants de cuve possèdent d'excellentes propriétés de solidité lorsqu'ils sont choisis de manière appropriée et ils sont souvent utilisés pour des tissus qui seront soumis à de sévères conditions de lavage et de blanchiment (serviettes de toilette, vêtements industriels et militaires, etc.)

Les colorants de cuve sont normalement insolubles dans l'eau, mais ils deviennent solubles et substantifs pour la fibre après réduction dans des conditions alcalines (mise en cuve). Ils sont ensuite réinsolubilisés par oxydation et, de cette façon, ils demeurent fixés dans la fibre.

Lorsque l'on applique des colorants de cuve dans des procédés discontinus, le support textile risque d’être teint très rapidement et irrégulièrement en raison de la forte affinité du colorant. Toutefois, une teinture unie peut être obtenue en :

ajoutant des agents d'unisson,

augmentant la température selon un profil contrôlé (procédé "haute température" et méthode "semi-pigmentation"),

imprégnant le support textile avec le colorant insoluble en dispersion dans le bain et en ajoutant l'agent de réduction au cours d'une phase ultérieure (procédé de pré-pigmentation).

Dans tous les cas, l'oxydation et un post-traitement s'ensuivent. Le post-traitement consiste à savonner la matière textile dans un bain faiblement alcalin avec un détergent à la température d'ébullition.

Les procédés continus sont presque exclusivement utilisés pour la teinture de tissus et dans une faible mesure seulement pour les articles tricotés. Le procédé continu le plus couramment utilisé est le procédé Pad-Steam. Le textile est foulardé avec la dispersion aqueuse de colorant en présence d'un anti-migrant (polyacrylates, alginates, etc.) et des agents de dispersion / mouillage, si nécessaire. Après séchage, l'étoffe passe dans un foulard chimique qui contient la quantité nécessaire d'alcali et d'agent de réduction puis elle est immédiatement transférée vers une chambre de vaporisage. Le textile est finalement rincé, oxydé et savonné dans une laveuse au large.

Un procédé en une phase plus rapide est également possible (voir la section 4.6.4), mais uniquement pour les nuances allant de pastel à claires.

Les tissus lourds peuvent être teints au large selon le procédé Wet Pad-Steam. Contrairement au procédé Pad-Steam, l'étoffe n’est pas séchée entre le foulardage avec le colorant et le foulardage chimique avant vaporisage.

Les produits chimiques et produits auxiliaires suivants sont utilisés dans la teinture en colorant de cuve :

des agents de réduction, principalement du dithionite de sodium (hydrosulfite) et des dérivés de l'acide sulfoxylique (Zn-sulphoxylate). Ce dernier, en particulier, est utilisé lors de l'application du procédé Pad-Steam. Des agents de réduction organiques sans soufre, tels que l'hydroxyacétone, sont également disponibles à présent pour certaines applications.

des agents d'oxydation, tels que l'eau oxygénée, le perborate ou l'acide 3-nitrobenzène-sulfonique,

l'alcali (soude caustique),

le sel,

des agents de dispersion : ils sont déjà présents dans la formulation du colorant et sont ajoutés ensuite au cours des phases ultérieures du procédé de teinture,

des agents d'unisson : ils forment des complexes avec le colorant, retardant ainsi son absorption dans la fibre.

Colorants au soufre

Les colorants au soufre sont utilisés pour la teinture en pièces (fibres cellulosiques et mélanges cellulosiques /polyester), la teinture sur fil (fil à coudre, fils de chaîne pour tissu denim, fil pour articles tissés teints), la teinture en floc, ruban de carde (mélanges de laine et fibres artificielles) [186, Ullmann's, 2000] .

Comme les colorants de cuve, les colorants au soufre sont insolubles dans l'eau et, dans des conditions alcalines, ils sont convertis en leuco-dérivés qui sont solubles dans l'eau et possèdent une forte affinité pour la fibre. Après adsorption dans la fibre, le colorant est oxydé et retrouve son état d’origine insoluble. L'agent de réduction, les sels, l'alcali et le colorant non fixé sont finalement éliminés de la fibre par rinçage et lavage.

La plupart des méthodes appliquées sont des méthodes de teinture à la continu bien que la teinture en discontinu (en jigger, sur jet et en barque à tourniquet) soit également possible.

Dans les procédés continus, la matière textile est imprégnée avec les colorants, l'agent de réduction et l'agent mouillant en un ou deux bains. Avec la procédure à un bain (procédé Pad-Steam), l'agent de réduction et le colorant sont ajoutés en même temps. Avec la procédure à deux bains (Pad-Dry/Pad-Steam), la matière est foulardée dans la solution contenant le colorant et l'agent mouillant, tandis que l'agent de réduction est appliqué, si nécessaire, au cours d'une deuxième phase après séchage intermédiaire. La matière est alors soumise à un vaporisage en absence d’air. Ensuite, le rinçage, l'oxydation et un nouveau rinçage sont effectués.

Etant donné que l'épuisement n'est pas très élevé, il est possible d'utiliser à nouveau les bains de teinture dans les procédés continus.

Les produits chimiques et les produits auxiliaires appliqués au support pendant le procédé de teinture sont :

des agents de réduction : le sulfure de sodium, l'hydrosulfite de sodium et le dioxyde de thio-urée sont le plus couramment employés (bien que leur utilisation se soit réduite au cours de la dernière décennie [281, Belgique, 2002] ). Des systèmes binaires à base de glucose et de dithionite de sodium, d'hydroxyacétone et glucose ou d'acide sulfinique de formamidine et glucose sont également utilisés comme agents de réduction de remplacement (voir la section 4.6.6),

de l'alcali (soude caustique),

du sel,

des agents de dispersion (ils sont nécessaires dans les phases du procédé où le colorant n'a pas encore été réduit ou a été insolubilisé par oxydation),

des agents complexants : l'EDTA ou les poly-phosphates sont utilisés dans certains cas, en particulier lors de la teinture en appareil à circulation de bain afin d'éviter les effets négatifs des ions alcalino-terreux sur la teinture,

des agents oxydants : principalement l'eau oxygénée et les composés halogénés, tels que le bromate, l'iodate et le chlorite.

Colorants azoïques (naphtols)

Les colorants de type Naphtol AS donnent des couleurs ayant une solidité exceptionnelle, mais leur utilisation a diminué en raison des coûts d'application et de la complexité du procédé de préparation du colorant [77, EURATEX, 2000] .

La teinture avec des colorants azoïques est un procédé complexe qui implique un certain nombre de phases délicates :

préparation de la solution de naphtolate à chaud (le naphtol est dissout à ébullition avec de la soude caustique) ou selon le procédé de mise en solution à froid (le naphtol est solubilisé avec de l'alcool ou du cellosolve , de la soude caustique et de l'eau froide). Pour certains naphtols, l'addition de formaldéhyde est également nécessaire pour empêcher la formation de naphtol libre.

application du naphtolate sur la fibre par foulardage ou en plein bain.

préparation de la base diazotée par réaction avec le nitrite de sodium et l'acide chlorhydrique (cette phase peut être évitée en utilisant des sels solides)

formation du colorant azoïque dans la fibre en passant le textile préalablement imprégné avec la solution de naphtolate à travers un bain contenant la base diazotée ou le sel solide (l'addition d'agents tampons est nécessaire pour contrôler le pH afin d'augmenter la capacité de réaction de copulation)

traitement subséquent de rinçage du textile pour éliminer l'excédent de naphtol de la fibre.

Colorant

Conditions d'application typiques des produits chimiques et produits auxiliaires

Technique

Réactif

pH 9,5 - 11,5 par addition de carbonate de sodium et / ou d'hydroxyde de sodium

le sel est utilisé pour augmenter l'épuisement du bain de colorant : des concentrations plus fortes sont utilisées pour les colorants à faible affinité et les couleurs foncées

les températures d'application varient de 40 ºC à  80 ºC selon la catégorie du colorant

dans les procédés par foulardage, l'urée ou le cyanoguanidine sont habituellement ajoutés à la solution de foulardage (le procédé Econtrol® décrit à la section 4.6.13 n'exige pas d'urée)

après teinture, le textile est savonné et lavé  avec addition de tensio-actifs pour éliminer le colorant non fixé

Discontinu : par épuisement

Pad-Batch

Pad-Steam

Pad-Dry

Direct

le sel est utilisé pour augmenter l'épuisement du bain

les mélanges de tensio-actifs anioniques et non ioniques sont utilisés comme agents de mouillage / dispersion

un post-traitement est habituellement nécessaire pour améliorer la solidité au mouillé (utilisation éventuelle d'agents cationiques de fixation, produits de condensation du formaldéhyde)

Discontinu : par épuisement

Pad-Batch

Pad-Jig

Pad-Steam

De cuve

l'alcali et les agents de réduction (dithionite de sodium, dérivés de l'acide sulfoxylique, dioxyde de thio-urée et autres agents organiques de réduction) sont appliqués pour réduire le colorant sous forme du sel de sodium du leuco-dérivé

des dispersants faiblement dégradables sont présents dans la formulation du colorant et sont ajoutés ultérieurement au cours des autres phases du procédé.

des agents d'unisson sont parfois nécessaires

la température et la quantité de sel et d'alcali nécessaires varient selon la nature du colorant (IK, IW, IN)

le colorant est fixé sur la fibre par oxydation, en utilisant en général l'eau oxygénée, mais des agents d'oxydation halogénés peuvent également être utilisés

le savonnage a lieu dans une solution détergente faiblement alcaline à température d'ébullition

dans les procédés continus, des agents anti-migrants et de mouillage sont utilisés

Discontinu : par épuisement

Pad-Steam

Soufre

les agents de réduction (Na₂S, NaHS, combinaison d'agents de réduction à base de glucose) et l'alcali sont appliqués pour réduire le colorant sous forme soluble à moins que des colorants prê-réduits ne soient utilisés.

des agents complexants et dispersants sont utilisés dans la teinture en discontinu.

dans la teinture en discontinu, le colorant est en général absorbé à 60 - 110 ºC, tandis que, dans le procédé de Pad-Steam, la matière est foulardée à 20 - 30 ºC puis vaporisée102 - 105 ºC

l'oxydation est réalisée principalement avec de l'eau oxygénée, du bromate et de l'iodate

Discontinu : par épuisement

Pad-Steam

Pad-Dry / Pad-Steam

Azoïque

la préparation du naphtolate (la soude caustique et, dans certains cas, une addition de formaldéhyde, sont nécessaires pour stabiliser le naphtol sur la fibre)

Imprégnation du naphtolate par épuisement ou par foulardage

Préparation de la base diazotée (avec NaNO₂ et HCl)

Phase de développement (le textile passe à travers un bain froid de développement où la solution circule à travers le textile stationnaire dans la machine de teinture)

Discontinu : par épuisement

Par foulardage

Tableau 2.5: Résumé des colorants et des techniques de teinture les plus couramment appliqués aux fibres cellulosiques

2.7.4 Teinture de la laine

La laine peut être teinte avec les colorants suivants :

acides (sans métaux),

au chrome,

métallifères 1:1 et 1:2,

réactifs.

Colorants acides

Les colorants acides sont habituellement appliqués à des pH acides, mais la plage de pH utilisée varie selon le type de colorant. Plus l'affinité du colorant pour la fibre est grande, plus l'interaction hydrophobe doit être réduite en appliquant le colorant à un pH plus élevé.

Les colorants à bon pouvoir d'unisson sont appliqués dans des conditions fortement acides (1 à 3 % d'acide formique) en présence d'ions sulfate (5 à 10 % de sulfate de sodium) pour aider la migration et l'égalisation. HCOOH et SO₄⁻H concurrencent les colorants sulfonés agissant comme agents d'unisson. Il en résulte que d'autres agents d'unisson ne sont généralement pas nécessaires et la vitesse de montée du colorant est contrôlée au départ par la lente augmentation de la température du bain de teinture (1 ºC/min.) et en augmentant ensuite la durée au moment de l'ébullition afin de permettre au colorant de migrer à partir des zones de forte montée initiale.

Les colorants acides rapides (également connus sous le nom de colorants semi-foulons ou colorants à migration rapide) possèdent des propriétés de solidité supérieures à celles des colorants acides à bon pouvoir d'unisson tout en conservant certaines des propriétés de migration. L'application se fait à partir d'un bain de colorant modérément acide (1 à 3 % d'acide acétique) en présence de sulfate de sodium (5 à 10 %) et d'agent d'unisson pour favoriser la migration.

Les colorants acides foulons (y compris les colorants à complexes métalliques 1:2 mentionnés ci-après) possèdent une bonne affinité pour la fibre et ne migrent pas bien à l'ébullition. En conséquence, ils sont appliqués à un pH plus neutre (5 à 7,5 avec l'acide acétique) en présence d'acétate de sodium (2 g/l) ou de sulfate d'ammonium (4 %) et d'agent d'unisson (1 à 2 %). On évite habituellement le sulfate de sodium étant donné qu'il a très peu d'effet sur la migration et peut favoriser une adsorption inégale du colorant.

Les agents d'unisson jouent un rôle important dans la teinture en colorants acides. Un certain nombre de tensio-actifs non ioniques, cationiques, anioniques et amphotères appartiennent à cette catégorie.

Colorants au chrome

Un certain nombre de techniques ont été développées pour l'application de colorants au chrome. Le procédé de mordançage préalable consiste à traiter la fibre avec un sel de chrome avant teinture avec un colorant pouvant former un complexe avec le chrome ; le procédé par mordançage simultané consiste à  appliquer le colorant et le sel de chrome simultanément. Les deux procédés ont été en grande partie remplacés par le procédé par mordançage subséquent comportant deux phase: la première où le colorant est appliqué et la seconde dans laquelle la fibre est traitée avec le sel de chrome en utilisant le bain de colorant épuisé, ce qui permet d'économiser l'eau.

L'application du colorant a lieu dans un bain de colorant modérément acide (1 % d'acide acétique) souvent avec addition d'acide formique vers la fin du pallier d'ébullition afin de favoriser l'épuisement du colorant. Le bain de colorant est alors refroidi de 100°C à environ 80 ºC, le pH est diminué jusqu'à environ 3,5 avec de l'acide formique et le sel de chrome pré-dissous est ajouté. Le bain de colorant est alors porté à nouveau à ébullition pendant 20 à 30 minutes. Le chrome est ajouté au bain de colorant sous forme de dichromate soit de sodium soit de potassium. En solution, les espèces de chromage présentes varient selon le pH, l'anion dichromate Cr₂O₇²⁻ prédomine à un pH entre 3 et 7. Bien que ce soit l'anion de chrome (VI) qui est adsorbé initialement par la laine, le complexe de colorant est formé par du chrome (III) formé sous l'action des groupes réducteurs dans la fibre elle-même. Les acides forts ont un effet d'activation sur ce procédé ; les acides organiques (acide tartrique, lactique, formique) ou le thiosulfate peuvent également être utilisés pour améliorer le degré de conversion du chrome (VI) (voir également la section 4.6.15).

Colorants métallifères

L'application de colorants métallifères 1:1 s'effectue à un pH de 1,8 à 2,5 avec de l'acide sulfurique ou à un pH de 3 - 4 avec de l'acide formique en présence de sulfate de sodium (5 à 10 %) et autres agents organiques d'unisson. En raison de ces conditions opérationnelles spéciales, cette classe de colorants est particulièrement appropriée pour la teinture en pièce de laine carbonisée.

Les colorants métallifères 1:2 constituent le groupe le plus important de cette catégorie et ils peuvent être divisés en deux sous-groupes : complexes 1:2 faiblement polaires et fortement polaires. L'application est habituellement effectuée dans des conditions modérément acides :

plage de pH 4 à 7 (acide acétique) en présence d'acétate d'ammonium pour les complexes faiblement polaires

plage de pH 5 à 6 (acide acétique) en présence de sulfate d'ammonium pour les complexes fortement polaires.

L'emploi d'agents d'unisson est très courant lors des teintures avec les colorants à complexes métallifères. On peut utiliser les mêmes agents d'unisson que pour les colorants acides.

Colorants réactifs

Les colorants réactifs sont généralement appliqués à des valeurs de pH entre 5 et 6 selon que la nuance est plus ou moins foncée, en présence de sulfate d'ammonium et d'agents d'unisson spécifiques (substances amphotères qui forment des complexes avec le colorant à basse température et se dégradent à mesure que la température de la teinture augmente).

La méthode de teinture peut inclure une phase de maintien de température à 65 – 70 ºC pendant laquelle le bain de colorant est maintenu à cette température pendant 30 minutes afin de permettre au colorant de migrer sans réaction de la fibre. Lorsqu'on souhaite une teinture à très haute solidité, la fibre est rincée dans des conditions alcalines (pH 8–9 avec de l'ammoniaque) pour éliminer le colorant qui n'a pas réagi.

Colorant

Conditions d'applications typiques des produits chimiques et produits auxiliaires

Technique

Colorants acides (sans métaux)

conditions fortement acides pour épuiser les colorants (par l'acide formique)

conditions modérément acides pour colorants semi-foulons (par l'acide acétique)

conditions plus neutres pour les colorants foulons (par l'acide acétique et l'acétate de sodium ou le sulfate d'ammonium)

sel : sulfate de sodium ou sulfate d'ammonium

les agents d'unisson autres que le sulfate et l'acide formique ne sont pas nécessaires pour les colorants à bon pouvoir d'unisson

Teinture par épuisement (en discontinu)

Colorants au chrome (mordant)

pH 3 à 4,5

sulfate de sodium

acides organiques : acide acétique et acide formique (les acides tartrique et lactique peuvent être également utilisés)

agent de réduction : thiosulfate de sodium

post-chromage avec dichromate de Na ou de K

Teinture par épuisement (en discontinu) (méthode post-chrome)

Colorants métallifères 1:1

pH 1,8 à 2,5 (pH 2,5 en présence de produits auxiliaires tels que les éthoxylates d'alcanol)

acide sulfurique ou acide formique

sel : sulfate de sodium

de l'ammoniaque ou de l'acétate de sodium peuvent être ajoutés au dernier bain de rinçage

Teinture par épuisement (en discontinu)

Colorants métallifères 1:2

pH 4.,5 à 7

sulfate ou acétate d'ammonium

agents d'unisson (non ioniques, ioniques et tensio-actifs amphotères)

Teinture par épuisement (en discontinu)

Colorants réactifs

pH 4,5 à 7

acide formique ou acétique

agent d'unisson

post-traitement à l'ammoniaque pour une plus haute solidité

Teinture par épuisement (en discontinu)

Tableau 2.6 : Résumé des colorants et des techniques de teinture des fibres de laine les plus courants

2.7.5 Teinture de la soie

La soie est teinte avec les mêmes colorants que la laine, à l'exception des colorants métallifères 1:1. En outre, on pourra utiliser des colorants directs. Le pH de teinture est légèrement supérieur à celui de la laine. Pour la teinture en colorants réactifs, 20 à 60 g/l de sel et 2 à 5 g/l de carbonate de soude sont nécessaires au fixage [294, ETAD, 2001] .

Pour une description plus détaillée, il convient de se référer à la section "Teinture de la laine".

2.7.6 Teinture des fibres synthétiques

2.7.6.1 Fibres de polyamide

Les fibres de polyamide (polyamide 6 et polyamide 6.6) sont facilement teintes avec divers types de colorants. En raison de leur caractère hydrophobe, elles peuvent être teintes avec des colorants dispersés (non ioniques) alors que, grâce à la présence de groupes NH-CO- et NH₂- dans la chaîne du polymère, les colorants acides, basiques, réactifs et métallifères 1:2 (ioniques) peuvent également être utilisés. Toutefois, en pratique, les colorants acides sont de plus en plus utilisés.

Avant teinture, les étoffes doivent, en général, être préfixées afin de compenser les différences d'affinités des matières et pour réduire les risques de formation de cassures pendant le procédé de teinture. La préfixation peut être effectuée sur une rame.

Colorants dispersés

Les colorants dispersés utilisés pour les fibres de polyamide sont principalement des composés azoïques et anthraquinoniques. Ils sont utilisés, en particulier, pour les nuances les claires.

L'étoffe est teinte à pH acide (pH 5) par l'acide acétique. Un agent dispersant est toujours ajouté à la solution.

Colorants acides

Comme pour la teinture en colorants acides de la laine, plus l'affinité du colorant augmente, plus il est nécessaire de réduire les interactions hydrophobes dans la phase initiale de teinture afin d'assurer une absorption uniforme. Cela signifie que pour les colorants à forte affinité, la solution doit être légèrement alcaline au départ et on diminuera ensuite progressivement le pH pour optimiser l'épuisement. Le niveau d'acidité de la solution est régulé soit par dosage avec des acides pendant la teinture soit par addition de générateurs d'acides (par exemple, sulfate d'ammonium, pyrophosphate de sodium ou esters d'acides organiques) en début du procédé (voir également la section 4.6.14)

L'épuisement optimal et la teinture uniforme peuvent également être obtenus en contrôlant le profil de température.

Des produits auxiliaires (tensio-actifs anioniques, cationiques et non ioniques) sont normalement utilisés pour améliorer l'unisson.

La solidité au mouillé de la teinture avec des colorants acides sur les fibres de polyamide est souvent insuffisante. Un post traitement avec un fixateur (tanin synthétique) est souvent nécessaire. Les fixateurs sont ajoutés au bain épuisé ou dans un nouveau bain à un pH de 4,5 par de l'acide formique ou acétique. Le textile est traité à 70 - 80 ºC, puis il est rincé.

Colorants métallifères

Parmi les colorants métallifères 1:2, les molécules contenant des groupes sulfoniques sont les mieux adaptées aux fibres de polyamide.

L'absorption du colorant augmente à mesure que le pH décroît. Les conditions de teinture varient de faiblement acides par addition de sulfate d'ammonium et d'acide acétique à neutre ou modérément alcalines pour les colorants à haute affinité. Pour les colorants à haute affinité, des agents d'unisson non ioniques ou amphotères sont habituellement ajoutés.

Colorants réactifs

En principe, les colorants réactifs utilisés pour la laine sont également adaptés au polyamide. Le procédé de teinture est réalisé dans des conditions faiblement acides (pH 4,5 -  5). Le procédé commence à 20 – 45 ºC ; puis la température augmente jusqu'à un point proche de l'ébullition. Des tensio-actifs non ioniques et du bicarbonate de sodium ou d'ammoniaque sont utilisés en fin de traitement.

Colorants

Conditions d'application typiques des produits chimiques et produits auxiliaires

Technique

Dispersé

pH 5 par l'acide acétique

agents de dispersion (produits de condensation aromatiques sulfonés et tensio-actifs non ioniques)

la teinture est réalisée à une température proche de l'ébullition

Discontinu : par épuisement

Colorants acides

conditions du pH d'acide à neutre selon l'affinité du colorant

l'épuisement optimal du bain et l'unisson sont obtenus par le contrôle soit du pH soit de la température (des agents d'unisson sont aussi utilisés)

à pH acide, les électrolytes retardent l'épuisement

avec les colorants à bon pouvoir d'unisson, la solidité au mouillé est souvent insuffisante et un post-traitement avec un fixateur peut s'avérer nécessaire

Discontinu : par épuisement

Colorants métallifères 1:2

les colorants contenant des groupes sulfoniques ont la préférence parce qu'ils sont plus solubles dans l'eau et permettent d’obtenir une meilleure solidité au mouillé

pour améliorer l'absorption des colorants à faible affinité (en particulier pour les colorants bi-sulfonés), la teinture est réalisée dans des conditions faiblement acides en utilisant de l'acide acétique

les colorants à haute affinité sont appliqués dans un milieu neutre ou faiblement alcalin en utilisant des agents d'unisson non ioniques ou amphotères.

Discontinu : par épuisement

Colorants réactifs

en principe, les colorants réactifs utilisés pour la laine sont également adaptés au polyamide

la teinture est réalisée à une température proche de l'ébullition dans des conditions faiblement acides

Un post-traitement est effectué à 95 ºC en utilisant un tensio-actif non ionique et du bicarbonate de sodium ou de l'ammoniaque.

Discontinu : par épuisement

Tableau 2.7 : Résumé des colorants et techniques de teinture les plus courants pour les fibres de polyamide

2.7.6.2 Fibres de polyester

Les articles fabriqués en polyester 100 % sont teints presque exclusivement en utilisant des techniques de teinture en discontinu et parmi celles-ci, c'est la teinture à haute température qui est la plus couramment appliquée.

La teinture de fibres de polyester dans des conditions atmosphériques (au-dessous de 100 ºC) était également fréquemment réalisée dans le passé avec l'aide de véhiculeurs. Etant donné que ces substances sont dangereuses pour l'environnement (voir les sections 2.7.8.1 et 8.6.7), la teinture au-dessous de 100 ºC n'est plus en usage aujourd'hui pour les fibres polyester 100 % sauf si on utilise des fibres particulières qui peuvent être teintes à ces températures sans véhiculeur (voir la section 4.6.2).

En ce qui concerne la teinture à haute température, le procédé est habituellement réalisé dans des conditions acides (pH 4 à 5) avec addition d'acide acétique à 125 – 135 ºC sous pression. Dans ces conditions, des agents d'unisson sont nécessaires pour empêcher une absorption trop rapide.

Sous réserve que des colorants stables à l'alcali soient utilisés, la teinture en milieu alcalin (pH 9 à 9,5) est également possible. Cette technique a été développée afin de réduire la migration et le dépôt des oligomères typiques des fibres polyester (voir la section 2.1.1.1). En fait, les oligomères (les trimères cycliques du téréphtalate d'éthylène sont particulièrement gênants) ont tendance à migrer hors de la fibre pendant la teinture, formant ainsi avec le colorant des agglomérats qui peuvent se déposer sur le textile ou sur le matériel de teinture.

Pour améliorer l'unisson, des produits éthoxylatés sont utilisés comme agents d'unisson.

Le procédé de thermosolage fait également partie des techniques appliquées, bien qu'elle soit utilisée principalement pour les mélanges de fibres polyester / cellulosiques. Le bain de colorant est foulardé sur le textile en même temps qu'un agent anti-migrant. Une phase de séchage à 100 – 140 ºC est effectuée. Ensuite le colorant est fixé (200 à 225 ºC pendant 12 à 25 secondes).

Pour les nuances claires, la matière textile n'a besoin que de rinçage ou de savonnage après teinture. Pour les nuances foncées, afin d'assurer une haute solidité à la lumière, une phase de dépouillement est en principe nécessaire. Elle consiste habituellement en un traitement réducteur en milieu alcalin suivi d'un rinçage dans des conditions faiblement acides. Pour des renseignements sur les procédés alternatifs, reportez-vous à la section 4.6.5.

Les fibres de polyester peuvent être teintes avec des colorants cationiques sous réserve que les composants acides (par exemple, le sulfate d'acide poly-carboxylique aromatique) soient utilisés comme co-monomères pendant la fabrication de la fibre (création de sites anioniques).

Colorant

Conditions d'application typiques des produits chimiques et des produits auxiliaires

Technique

Dispersé

pH 4 - 5 par l'acide acétique

agents d'unisson (esters carboxyliques aliphatiques, produits éthoxylatés, combinaisons d'alcools, esters ou cétones avec agents émulsifiants)

addition éventuelle d'agents complexants (EDTA) pour les colorants sensibles aux métaux lourds

Teinture en discontinu à 125 - 135 ºC sous pression (HT)

cette technique exige l'emploi de véhiculeurs à moins d'utiliser des fibres de polyester modifiées

Teinture en discontinu au-dessous de 100 ºC

pH 4 à 5 par l'acide acétique

des anti migrants, tels que les polyacrylates et alginates sont ajoutés à la solution de foulardage afin d'empêcher la migration du colorant pendant le séchage

dépouillement avec une solution contenant de l'hydrosulfite de sodium et de l'hydroxyde de sodium (des agents de dispersion sont ajoutés au dernier bain de lavage)

Procédé de thermosolage

Tableau 2.8 : Résumé des colorants et techniques de teinture les plus courants pour les fibres de polyester

2.7.6.3 Fibres acryliques

Les fibres appelées polyacryliques sont hydrophobes et contiennent des groupes anioniques dans leur molécule. Il en résulte qu'elles peuvent être teintes avec des colorants dispersés et cationiques. Avec l'introduction de co-monomères cationiques dans le polymère, la fibre peut également être teinte avec des colorants acides.

La teinture par épuisement est couramment utilisée pour les câbles ou la bourre (teinture en bobine), le fil en écheveaux ou sur bobines et pour les étoffes. La teinture en pièce peut être effectuée sur ensouples, sur Overflow, sur barques à palettes (pour les articles tricotés, les ensembles de salle de bain ) ou sur machine à tambour (pour les chaussettes).

Les bourres, câbles et rubans peuvent également être teints sur des machines spéciales selon un procédé Pad-Steam, de préférence avec de la vapeur sous pression afin d'obtenir des temps de fixation plus courts. Les articles en pièces, en particulier les textiles d'ameublement (velours) sont également teints selon le procédé Pad-Steam, mais dans ce cas, la fixation est réalisée avec de la vapeur saturée. Ceci implique des temps de fixation plus longs qui rendent obligatoire l’utilisation de colorants cationiques à diffusion rapide et de solvants de colorant.

Colorants dispersés

Les colorants dispersés sont utilisés pour les nuances claires à moyennes . Les techniques de teinture correspondent à celles utilisées pour les fibres de polyester. Toutefois, la teinture peut être effectuée à des températures inférieures à 100 ºC sans véhiculeurs. En outre, en raison des bonnes propriétés de migration des colorants dispersés, des agents d'unisson ne sont pas nécessaires.

Colorants cationiques

Les recettes utilisées en teinture par épuisement incluent un électrolyte (acétate de sodium ou sulfate de sodium), de l'acide acétique, un dispersant non ionique et un retardateur. La teinture s'effectue en maintenant la température dans la plage optimale pour la fibre traitée. Finalement, le bain est refroidi et le textile est rincé et soumis à un post traitement.

Les procédés continus couramment appliqués sont :

procédé Pad-Steam (fixation en milieu vapeur sous pression à plus de 100 ºC) - ce procédé a l'avantage de réduire le temps de fixation. La solution de foulardage contient habituellement des colorants cationiques résistant à la vapeur, de l'acide acétique et un agent de solubilisation du colorant.

procédé Pad-Steam (fixation en vapeur saturée à 100 - 102 ºC) - ce procédé exige une période de fixation plus longue. Les colorants cationiques à diffusion rapide et les agents de solubilisation qui produisent un effet véhiculeur sont nécessaires.

Lors de la teinture avec des colorants cationiques, des agents d'unisson spéciaux (également appelés produits retardateurs ) sont très fréquemment utilisés pour contrôler la vitesse d'absorption du colorant sur la fibre, en améliorant ainsi l’unisson de teinture.

Colorant

Conditions d'application typiques des produits chimiques et des produits auxiliaires

Technique

Dispersé

les conditions de teinture correspondent à celles utilisées pour le polyester

l'addition de véhiculeurs n'est pas nécessaire

Cationique

acide acétique (pH 3,6 - 4,5)

sel (sulfate de sodium ou acétate de sodium)

agents  retardateurs (habituellement des agents cationiques)

agents de dispersion non ioniques

Discontinu : par épuisement

acide acétique (pH 4,5)

agent de solubilisation du colorant

des colorants aisément solubles, résistants à la vapeur (habituellement sous forme liquide) sont nécessaires

Procédé Pad-Steam avec vapeur sous pression

agent de solubilisation du colorant

des colorants à diffusion rapide sont nécessaires

Procédé Pad-Steam avec vapeur saturée

Tableau 2.9 : Résumé des colorants et techniques de teinture les plus courants pour les fibres polyacryliques.

2.7.6.4 Acétate de cellulose et triacétate de cellulose

Contrairement aux autres fibres cellulosiques régénérées, les acétates et triacétates de cellulose sont hydrophobes et, en conséquence, elles peuvent être teintes avec des colorants dispersés dans des conditions qui sont très semblables à celles s'appliquant aux fibres polyester.

L'acétate de cellulose est teinte par épuisement avec des colorants dispersés en présence d'agents de dispersion non ioniques ou anioniques dans des conditions faiblement acides (pH 5 à 6). La teinture est normalement réalisée à 80 – 85 ºC. Toutefois, une série de colorants moins résistants au mouillé sont déjà absorbés sur la fibre à 50 - 60 ºC, alors que les colorants plus résistants au mouillé exigent des températures allant jusqu'à 90 ºC.

En comparaison avec le acétates de cellulose, les caractéristiques de teinture et de finition des triacétates de cellulose ressemblent plus à celles des fibres purement synthétiques. Le triacétate de cellulose, comme l'acétate de cellulose, est teint avec des colorants dispersés dans un milieu faiblement acide en présence de produits auxiliaires d'unisson. Les techniques de teinture appliquées au triacétate de cellulose sont :

procédé de teinture en discontinu, habituellement à 120 ºC, mais si ces conditions ne sont pas possibles un véhiculeur de teinture (sur la base du benzoate de butyle ou de salicylate de butyle) est nécessaire ;

procédé de thermosolage.

2.7.7 Teinture de mélanges de fibres

Les mélanges de fibres naturelles/synthétiques deviennent de plus en plus importants dans l'industrie textile parce qu'ils permettent de combiner les performances des fibres synthétiques au toucher agréable des fibres naturelles.

55 à 60 % de la consommation mondiale de fibres polyester sont utilisés en mélange avec des fibres cellulosiques ou de laine. Environ 40 % du polyamide sont utilisés dans des mélanges, tandis que 50 % des fibres polyacryliques sont utilisés en particulier avec la laine pour les articles tricotés [186, Ullmann's, 2000] .

Les mélanges de fibres peuvent être produits selon trois méthodes différentes :

différentes fibres coupées sont mélangées au stade de la filature,

des fibres de différentes matières sont filées séparément et les fils résultants sont assemblés ensemble pour donner un fil mélangé,

des fibres de différentes matières sont filées séparément et les fils obtenus peuvent ensuite être combinés ensemble au stade du tissage en chaîne ou en trame.

La teinture des mélanges prend toujours plus de temps et c'est une opération plus difficile que la teinture de fibres pures. Malgré ces inconvénients, la teinture a tendance à se situer aussi près que possible de la fin du cycle d'ennoblissement. En fait, cela permet au teinturier de satisfaire les demandes du marché sans avoir besoin de stocker de grandes quantités de matières textiles déjà teintes sous forme de flocs ou de fils dans toutes les nuances disponibles.

Lors de la teinture de mélanges, les méthodes suivantes peuvent être appliquées :

les deux fibres sont teintes dans la même couleur ("ton sur ton") ou dans deux tons différents en utilisant les mêmes colorants,

seule une fibre est teinte (le colorant n'est pas absorbé par les autres fibres),

les différentes fibres sont teintes dans des couleurs différentes.

Pour la teinture "ton sur ton", il est quelquefois possible d'utiliser le même colorant pour les différentes fibres. Lorsque des colorants de différentes classes doivent être employés, il est plus facile de contrôler le procédé de teinture lorsque les colorants choisis ont de l'affinité pour une seule fibre. Cette situation est cependant exceptionnelle et la teinture de fibres mélangées demeure une opération complexe.

La teinture de mélanges peut se faire selon des procédés de teinture en discontinu, à la continu et semi-continu. Les procédés discontinus incluent :

teinture en un seul bain et une seule phase (tous les colorants sont ajoutés dans le même bain en une phase unique),

teinture en un seul bain et en deux phases (les colorants sont ajoutés au même bain dans des phases successives),

teinture en deux bains (les colorants sont appliqués en deux phases dans deux bains différents).

Les mélanges de fibres les plus courants seront abordés dans les sections suivantes.

Mélanges de fibres polyester / cellulosiques

Une grande partie de la production de polyester (près de 45 %) est utilisée sous cette forme. Les mélanges polyester/cellulose sont utilisés pour tous les types d’articles pour l’habillement et pour le linge de maison. La fibre cellulosique est habituellement le coton, mais des fibres discontinues de viscose et occasionnellement de lin sont également utilisées. Les pourcentages de polyester/fibres cellulosiques rencontrés les plus fréquemment sont : 67/33 (pour les textiles portés près de la peau), 50/50 et 20/80 [186, Ullmann's, 2000] .

Lors de la teinture des mélanges polyester/fibres cellulosiques, des colorants dispersés sont utilisés pour la composante polyester tandis que la partie cellulosique est habituellement teinte avec des colorants réactifs, de cuve ou directs. La teinture pigmentaire est également couramment utilisée pour les nuances claires.

Les colorants dispersés ne colorent les fibres cellulosiques que légèrement et ils peuvent être aisément éliminés par lavage ultérieur ou, si nécessaire, par un dépouillement réducteur. La plupart des colorants utilisés pour la cellulose ne colorent le polyester que légèrement ou pas du tout.

Les mélanges polyester / fibres cellulosiques sont couramment teints à l'aide de procédés de teinture continus. Toutefois, pour les fils et les tricots, la teinture en discontinu a une importance majeure.

Dans la teinture en discontinu, l'application des colorants peut se faire en une ou deux phases dans un seul bain ou dans deux bains différents dans des phases successives. Le colorant dispersé est généralement appliqué à haute température (HT) sans utilisation de véhiculeurs.

Dans le procédé un bain / une phase, des produits auxiliaires spéciaux, appelés générateurs d’acide, sont utilisés. Leur décomposition conduit à une diminution du pH lorsqu'on augmente la température. De cette manière, il est possible de fixer les colorants réactifs dans des conditions alcalines et d'atteindre ensuite des conditions optimales de teinture (pH 5 à 6) pour les colorants dispersés en augmentant la température. Comme alternative, il est avantageux d'opérer à un pH 8 -  10 en utilisant des colorants dispersés stables en milieu alcalin, ce qui évite également les problèmes d'oligomères.

Les procédés un bain / une phase ont la préférence parce qu'ils sont plus économiques, mais ils soulèvent plus de difficultés. Par exemple, la présence de sel augmente la tendance des colorants dispersés à colorer la fibre de coton du mélange. Récemment, des colorants réactifs à faible teneur en sel ont été développés et ils sont présentés comme performant et offrant une haute reproductibilité dans cette application (voir la section 4.6.11).

Dans les procédés continus, les colorants sont habituellement appliqués en un seul bain. L'étoffe est ensuite séchée et le colorant dispersé est fixé sur le polyester par thermosolage. Puis, le deuxième colorant est développé selon la procédure typique de chaque catégorie en utilisant, en général, des procédés Pad-Steam, Pad-Jig ou Pad-Batch.

Le tableau 2.10 présente un résumé des procédés les plus fréquemment appliqués. Les colorants sont appliqués conformément aux conditions d'application typiques de leur classe. Pour de plus amples détails sur une classe donnée de colorant, voir la section spécifique.

Technique

Dispersé/ cuve

Dispersé / réactif

Dispersé/ direct

Pigment

Discontinue

Procédé en un bain

F M

T ⁽¹⁾

Procédé en deux bains

F M

Procédé en un bain et deux phases

F M

F M

F M

Continue

Phase I

Phase II

Application de tous les colorants en un seul bain par foulardage + séchage suivi de :

Thermosolage + Pad-Jig

T

Thermosolage + Pad-Batch

T

Thermosolage + Pad-Steam

T

T

T

F = fil
T = Tissu
M = Tricot (maille)
⁽¹⁾    La teinture pigmentaire inclut le foulardage avec le pigment, un liant et des produits auxiliaires, le séchage et la polymérisation à 140 ºC pendant 5 min.

Tableau 2.10 : Résumé des colorants et techniques de teinture pour les mélanges polyester / cellulose.

Mélanges polyester / laine

Les mélanges polyester / laine sont largement utilisés, en particulier pour les articles tissés et tricotés. Le pourcentage de mélange rencontré les plus fréquemment est 55/45 polyester/laine.

La laine ne peut pas être teinte aux hautes températures typiques du procédé de teinture HT pour les fibres polyester et les mélanges polyester/cellulose. La durée de la teinture doit également être aussi courte que possible pour que la laine ne soit pas endommagée. Pour les productions importantes, il est en conséquence préférable de teindre la laine et le polyester séparément en ruban, en mélangeant les deux fibres au stade de la fabrication du fil. Toutefois, il est fréquent que des changements rapides dans la mode et la planification à court terme ne permettent pas des teintures séparées.

Lors de la teinture de mélanges de polyester / laine, des colorants dispersés sont utilisés pour le polyester et des colorants anioniques (colorants métallifères et colorants acides) pour la laine.

Seuls les colorants dispersés n'ayant pratiquement pas d'affinité pour la laine ("réservant" la laine) ou facilement éliminables par lavage peuvent être utilisés pour la teinture des mélanges polyester/laine. En fait, les colorants dispersés ont tendance à tacher la laine et un dépouillement réducteur n'est pas toujours possible (des colorants à stabilité appropriée sont exigés).

Les mélanges polyester / laine sont habituellement teints conformément aux procédés discontinus suivants :

à la température d'ébullition avec véhiculeurs,

à 103 – 106 ºC avec faible véhiculeur,

à 110 – 120 ºC avec l'addition de formaldéhyde en tant qu'agent de protection de la laine et avec de faibles quantités de véhiculeurs ou sans aucun véhiculeur (conditions HT).

En raison des préoccupations de protection de l'environnement associées à l'utilisation des véhiculeurs (voir les sections 8.6.7 et 2.7.8.1), la première technique de teinture sera évitée si possible. A cet égard, des fibres aptes à la teinture sans véhiculeur sont également disponibles et peuvent être teintes à la température d'ébullition sans emploi de véhiculeurs (voir la section 4.6.2 pour de plus amples informations sur les fibres aptes à la teinture sans véhiculeur et la section 4.6.1 pour les véhiculeurs optimisés du point de vue environnemental).

En pratique, la méthode du procédé à bain unique est préférée, le procédé à deux bains est appliqué lorsque des nuances foncées et une haute solidité sont exigées. La matière textile est en premier lieu teinte avec des colorants dispersés. Un traitement réducteur intermédiaire peut être appliqué avant de teindre la partie laine. Dans les deux méthodes de teinture, après teinture, un post-traitement est appliqué pour éliminer tout colorant dispersé lié à la laine si le colorant utilisé pour la laine est en mesure de le tolérer. La matière textile est traitée à 60°C avec une solution faiblement acide d’amine gras ethoxylaté.

Mélanges polyamide / fibres cellulosiques

Etant donné que les fibres polyamide ont une affinité pour la plupart des colorants utilisés pour les fibres cellulosiques, différentes possibilités sont disponibles pour teindre ce mélange :

colorants directs et dispersés (pH 8),

colorants acides ou métallifères 1:2 (pH 5 à 8),

colorants de cuve (des procédés par épuisement et Pad-Steam sont utilisés),

colorants réactifs.

Les conditions d'application sont celles correspondant à chaque classe de colorant. Elles ont déjà été décrites dans les sections spécifiques.

Mélanges polyamide / laine

Des mélanges avec des compositions polyamide / laine variant de 20/80 à 60/40 sont utilisés. Ce dernier est particulièrement important dans le secteur des tapis. Des informations plus détaillées sont donc fournies dans la section spécifique consacrée à ce secteur (voir la section 2.14.5).

En ce qui concerne les informations générales relatives aux procédés de teinture adaptés à ce type de mélange, les deux fibres ont une affinité pour les colorants acides et les colorants métallifères 1:2. Toutefois, étant donné que le polyamide est plus accessible au colorant que la laine, il est teint plus foncé, en particulier dans le cas de nuances claires. Pour contrer cet effet, des agents d'unisson spéciaux (également appelés agents de réserve / blocage de polyamide) sont utilisés (principalement des sulfonates aromatiques). Ces produits auxiliaires ont une affinité relativement élevée pour la fibre de polyamide et retardent l'absorption du colorant dans cette fibre.

La teinture est réalisée en présence d'acide acétique et de sulfate de sodium. Etant donné la solidité limitée des colorants acides, des colorants métallifères 1:2 sont nécessaires pour les nuances foncées [186, Ullmann's, 2000] .

Mélanges acrylique / cellulose

Les mélanges polyacryliques / cellulose sont utilisés pour les textiles d'ameublement (rideaux et linge de table) et l'imitation de fourrure ("peluche" dans laquelle le poil est en fibres polyacrylique et où l'envers est en coton). Le pourcentage de polyacrylique dans les mélanges varie entre 30 et 80 %.

Le polyacrylique peut être teint avec des colorants cationiques ou dispersés tandis que les colorants directs, de cuve ou réactifs peuvent être utilisés pour la composante cellulosique.

Les méthodes suivantes sont celles le plus couramment utilisées pour teindre ce mélange :

teinture à la continu avec des colorants cationiques et directs selon le procédé Pad-Steam (pour éviter la précipitation des colorants cationiques et anioniques présents dans la solution de foulardage à une concentration relativement élevée, une combinaison de tensio-actifs anioniques et non ioniques est ajoutée à la solution) ;

teinture en discontinu (habituellement selon la méthode à un bain et deux phases) avec des colorants de cuve et cationiques ou avec des colorants réactifs et cationiques.

Mélanges acrylique / laine

Parmi les fibres synthétiques, les fibres de polyacrylique sont les mieux adaptées pour obtenir des mélanges avec la laine qui conservent leur caractère laineux. C'est la raison pour laquelle ce mélange est largement utilisé, en particulier pour les articles tricotés et les textiles d'ameublement. La proportion de polyacrylique avec la laine varie de 20/80 à 80/20.

Les colorants métallifères, acides et réactifs sont les colorants habituellement utilisés pour la partie laine, tandis que le polyacrylique est teint avec des colorants cationiques.

Les colorants cationiques teignent la fibre de laine. En fait, les colorants cationiques se lient en premier à la laine et migrent ensuite vers la fibre de polyacrylique à température plus élevée. Même si des colorants à forte réserve sont choisis, la teinture doit être réalisée pendant une durée suffisamment longue (de 60 à 90 minutes) afin d'obtenir une bonne réserve de la laine [186, Ullmann's, 2000] .

Les mélanges polyacrylique / laine peuvent être teints par épuisement dans les conditions suivantes :

un bain, une phase,

un bain, deux phases,

deux bains.

La première méthode permet des temps de teinture plus courts et une consommation d'eau plus faible. Toutefois, elle n'est pas toujours applicable parce que la présence simultanée dans le bain de colorant de composés anioniques et cationiques peut entraîner une précipitation des additifs sur la fibre. Cette précipitation peut être évitée en utilisant des agents de dispersion et en choisissant des colorants adéquats.

Lorsque l'on utilise la méthode d'un bain, deux phases, l'emploi d'agents de réserve n'est pas nécessaire. En fait, la laine absorbe le colorant cationique et le libère lentement en agissant comme produit retardateur (en exerçant un effet retardateur sur le polyacrylique).

2.7.8 Questions environnementales

Le tableau suivant présente un résumé des sources potentielles et des types d'émissions associées aux procédés de teinture.

Opérations

Sources d'émission

Type d'émission

Opérations dans la cuisine à couleur

Préparation du colorant

Discontinue, rejets aqueux peu concentrés à la fin de chaque lot (phase de nettoyage)

Préparation des produits auxiliaires

Discontinue, rejets aqueux peu concentrés à la fin de chaque lot (phase de nettoyage)

Distribution des colorants et produits auxiliaires (manuelle)

Pollution indirecte due à un dosage incorrect (reprises de teinture, etc.) et à des incidents lors manutention des produits chimiques (renversements…)

Distribution des colorants et produits auxiliaires (automatique)

Pas d'émission sous réserve que le système soit régulièrement étalonné et que sa précision soit vérifiée

Teinture en discontinu

Teinture

Discontinue, rejet aqueux peu concentrés à la fin de chaque cycle

Opérations de lavage et rinçage après teinture

Discontinue, rejet aqueux peu concentrés à la fin de chaque cycle

Nettoyage du matériel

Discontinue, rejet aqueux peu concentrés

Teinture à la continu et en semi-continu

Application du colorant

Pas de rejets à moins que le bain de colorant ne soit vidangé

Fixation par vapeur ou chaleur sèche

Emission continue dans l'air (en général peu significative, sauf dans des situations spécifiques telles que, par exemple, le procédé de thermosolage, le séchage des étoffes teintes avec véhiculeurs, etc.)

Opérations de lavage et rinçage après teinture

Continue, rejets aqueux peu concentrés

Vidange des bacholles et des cuves d'alimentation

Discontinue, rejets aqueux concentrés à la fin de chaque lot

Nettoyage du matériel

Discontinue, rejet aqueux peu concentrés (ils peuvent contenir des substances dangereuses quand des agents de réduction et de l'hypochlorite sont appliqués)

Tableau 2.11 : Aperçu des émissions générées par les procédés de teinture

Comme l'indique le tableau, la plupart des émissions sont des rejets aqueux. En raison du caractère peu volatil des substances contenues dans le bain de teinture, les émissions dans l'air sont, en général, peu importantes et peuvent être considérées plutôt comme des problèmes  d’air ambiant sur le lieu de travail (émissions fugaces lors du dosage / distribution des produits chimiques et des procédés de teinture en machines "ouvertes"). Quelques exceptions peu nombreuses comprennent le procédé de thermosolage, la teinture pigmentaire et les procédés de teinture dans lesquels on utilise des véhiculeurs. Dans la teinture pigmentaire, le support n'est pas lavé après l'application du pigment et, en conséquence, les polluants sont rejetés en quantité dans l'air pendant le séchage. Les émissions des véhiculeurs peuvent avoir lieu dans l'air et dans l'eau.

Les questions environnementales relatives aux substances employées seront abordées dans la première partie de la présentation suivante, tandis que la deuxième partie traitera des questions environnementales relatives au procédé.

2.7.8.1 Questions environnementales relatives aux substances utilisées

Les substances polluantes pour l'eau dans les émissions citées précédemment peuvent provenir :

des colorants eux-mêmes (par exemple: toxicité, métaux, couleur),

des produits auxiliaires contenus dans la formulation du colorant,

des produits chimiques de base (par exemple : alcali, sels, agents de réduction et d'oxydation) et des produits auxiliaires utilisés dans les procédés de teinture,

des polluants présents sur la fibre écrue (résidus de pesticides présents lors de la teinture des fibres en bourre et du fil écru en laine, ou produits d’ensimage sur les fibres synthétiques).

Colorants

Les bains de teinture épuisés (teinture en discontinu), les bains de teinture résiduels et l'eau provenant des opérations de lavage contiennent toujours un certain pourcentage de colorant non fixé. Les taux de fixation varient considérablement entre les différentes classes de colorants et ils peuvent être particulièrement faibles pour les colorants réactifs (dans le cas du coton) et pour les colorants au soufre. En outre, de grandes variations existent même au sein d'une classe donnée de colorants. Ceci est particulièrement significatif dans le cas des colorants réactifs. Des taux de fixation de plus de 60 % ne peuvent être obtenus, par exemple, dans le cas des colorants réactifs au phtalocyanine de cuivre (parfois de nickel) spécialement utilisés pour les nuances vert turquoise et quelques nuances bleu marine. Au contraire, les colorants bi-réactifs peuvent donner des taux de fixation extrêmement élevés (voir les sections 4.6.10 et 4.6.11).

Le degré de fixation d'un colorant varie selon le type de fibre, la nuance et les paramètres de teinture. En conséquence, les valeurs des taux de fixation ne peuvent être données qu'approximativement. Toutefois, elles sont utiles pour donner une idée de la quantité de colorants non fixés que l'on peut trouver dans les eaux résiduaires. Des informations sur les pourcentages de colorant non fixé provenant de différents auteurs apparaissent dans le tableau ci-dessous.

Colorants

EPA

OCDE

ATV

Bayer ⁽¹⁾

Euratex

Espagne

Colorants acides :

pour la laine

pour le polyamide

10
20

} 7 à 20

} 7 à 20

-

} 5 à 15

5 à 15

Colorants basiques

1

2 à 3

2 à 3

2

-

0 à 2

Colorants directs

30

5 à 20

5 à 30

10

5 à 35

5 à 20

Colorants dispersés :

pour l'acétate

pour le polyester (1 bar)

pour le polyester (HT)

25
15
5

} 8 à 20

} 8 à 20

}5

} 1 à 15

} 0 à 10

Colorants azoïques

25

5 à 10

5 à 10

-

10 à 25

10 à 25

Colorants réactifs ⁽²⁾

pour le coton

pour la laine

} 50 à 60

} 20 à 50

} 5 à 50

} 5 à 50

20 à 45
3 à 10

} 10 à 35

Colorants métallifères

10

2 à 5

2 à 5

5

2 à 15

5 à 15

Colorants au chrome

-

-

1 à 2

-

-

5 à 10

Colorants de cuve

25

5 à 20

5 à 20

-

5 à 30

5 à 30

Colorants au soufre

25

30 à 40

30 à 40

-

10 à 40

15 à 40

Source : [11, EPA US, 1995], [77, EURATEX, 2000] et [293, Espagne, 2002]

EPA : Agence de protection de l'environnement des Etats-Unis
OCDE : Organisation de coopération et développement économiques
ATV : Abwasser Technische Vereinigung (Association technique des eaux résiduaires)

Notes :
(1) à présent Dystar (comprenant BASF)
⁽²⁾ De nouveaux colorants réactifs avec des taux de fixation plus élevés sont à présent disponibles (voir les sections 4.6.10 et 4.6.11)

Tableau 2.12 : Pourcentage de colorant non fixé pouvant être rejeté dans les effluents pour les principales classes de colorant

Comme indiqué auparavant, un pourcentage de colorant utilisé dans le procédé se retrouve dans les eaux résiduaires en raison d'une fixation incomplète.

Les colorants ne sont pas biodégradables dans des conditions oxydantes bien que certains d'entre-eux puissent se dégrader dans d'autres conditions (par exemple, les colorants azoïques peuvent faire l'objet de clivages dans des conditions anoxies et anaérobies). Les molécules de colorants moins solubles dans l'eau (par exemple, les colorants dispersés, de cuve, au soufre, certains colorants directs et les pigments) peuvent être en grande partie éliminés biologiquement des eaux résiduaires par coagulation / précipitation ou absorption / adsorption sur les boues activées. La quantité de boues activées dans l'unité de traitement des eaux et la quantité de colorant à éliminer constituent les facteurs clés pour déterminer l'efficacité de l'élimination d'un colorant de l'effluent.

Un autre facteur dont il faut tenir compte est la force colorante du colorant. Par exemple, avec les colorants réactifs, une plus petite quantité de colorant est nécessaire pour obtenir une nuance donnée en comparaison d'autres catégories de colorants (par exemple, les colorants directs, de cuve et au soufre). Il en résulte qu'une quantité plus faible de colorant devra être éliminée des eaux résiduaires.

Les colorants qui sont très peu bio-éliminables (à moins qu'ils ne soient soumis à des techniques de traitement destructif) passeront à travers l'unité de traitement biologique des eaux résiduaires et resteront dans l'effluent évacué. Le premier effet que l'on peut observer dans le milieu récepteur est la coloration. De fortes doses de couleur non seulement ont un impact esthétique, mais elles peuvent également interrompre la photosynthèse et affecter ainsi la vie aquatique. D'autres effets ont trait à la teneur organique du colorant (normalement exprimée en DCO ou DBO, mais qui pourraient être mieux exprimés en tant que carbone organique en utilisant comme paramètres COT ou COD), sa toxicité aquatique et la présence dans la molécule de métaux ou d'halogènes qui peuvent entraîner des émissions d'AOX.

Ces questions sont abordées avec plus de détails pour chaque classe de colorant dans la section 9. Seules quelques questions clés générales sont examinées dans la présente section.

Emissions d'AOX

Les colorants de cuve, dispersés et réactifs sont les plus susceptibles de contenir des halogènes dans leur molécule.

La teneur en halogène organiquement fixé peut atteindre 12 % en poids pour certains colorants de cuve. Les colorants de cuve, toutefois, montrent habituellement un très haut degré de fixation. En outre, ils sont insolubles dans l'eau et la partie présente dans les rejets peut être éliminée très efficacement dans la station d'épuration des eaux résiduaires par absorption sur les boues activées.

Au contraire, les colorants réactifs peuvent avoir des degrés de fixation faibles (le niveau de fixation le plus bas est observé avec les phtalocyanines en teinture par épuisement) et leur élimination des eaux résiduaires est difficile en raison de leur faible biodégradabilité et / ou du faible niveau d'absorption du colorant sur les boues activées pendant le traitement. L'halogène dans les groupes réactifs MCT (monochlorotriazines) est converti en chlorure inoffensif pendant le procédé de teinture. Pour calculer la charge des eaux résiduaires, on prend comme hypothèse par conséquent, que les groupes réactifs MCT réagissent complètement par fixation ou par hydrolyse de sorte qu'ils ne contribuent pas aux émissions d'AOX. Toutefois, de nombreux colorants réactifs polyhalogénés couramment utilisés, tels que le DCT (dichlorotriazine), le DFCP (difluorochloropyrimidine) et le TCP (trichloropyrimidine) contiennent des halogènes organiquement fixés même après fixation et hydrolyse. Les halogènes fixés se trouvent dans les rejets concentrés en colorants (foulard, cuisine) et dans les bains de colorant non épuisés qui peuvent encore contenir des colorants n’ayant pas réagis.

Pour les autres catégories de colorants, la question des AOX ne se pose pas car, à part quelques exceptions, la teneur en halogène se situe habituellement au-dessous de 0,1 %.

PARCOM 97/1 recommande des limites strictes pour les AOX. Des limites encore plus strictes ont été fixées par l'Ecolabel européen et la législation allemande. Des recherches systématiques des AOX dans les effluents textiles ont été réalisées, mais la teneur en AOX en tant qu'indicateur demeure une question sujette à discussion.

Les colorants contenant des halogènes organiquement fixés (sauf le fluor) sont mesurés comme AOX. La seule manière de limiter les AOX dans les rejets de teinture consiste à sélectionner les colorants, optimiser les taux de fixation des colorants ou à traiter l'effluent résultant par décoloration. La décoloration de l'effluent peut être obtenue par l'usage de techniques destructives, telles que l'oxydation par des radicaux libres, ou non destructives (par exemple, coagulation, adsorption).

Toutefois, il convient de noter que les AOX provenant des colorants n'ont pas le même effet que les AOX provenant de réactions de produits chlorés (réaction haloforme, en particulier) découlant de procédés textile tels que le blanchiment, les traitements infeutrables de la laine, etc.

Les colorants ne sont pas des composés biodégradables et les halogènes dans leur molécule ne devraient pas donner lieu à une réaction haloforme (principale cause de l'AOX nocif).

A cet égard, il est intéressant de considérer que PARCOM 97/1 ne fixe pas de valeur limite de rejets d’AOX, mais qu'elle fait plutôt une discrimination entre l'AOX nocif et l'AOX inoffensif  [50, OSPAR, 1997] .

Emission de métaux lourds

Des métaux peuvent être présents dans les colorants pour deux raisons. En premier lieu, les métaux sont utilisés comme catalyseurs pendant la fabrication de certains colorants et peuvent se présenter sous forme d'impuretés. En deuxième lieu, dans certains colorants, le métal est chélaté avec la molécule du colorant en formant un complexe métallifère.

Les fabricants de colorants font à présent de plus grands efforts pour réduire la quantité de métaux présents en tant qu'impuretés. Ceci peut se faire par sélection des produits de départ, l'élimination des métaux lourds et le remplacement du solvant pendant la réaction.

L'ETAD a fixé des limites pour la teneur en métaux lourds des colorants. Les valeurs fixées assurent que des niveaux d'émission pour une teinture à 2 % et une dilution totale du colorant de 1:2500 respecteront les prescriptions connues pour les eaux résiduaires [64, BASF, 1994] .

Les métaux liés les plus couramment rencontrés dans les colorants sont le cuivre et le nickel dans les groupes de phtalocyanine, le cuivre dans les colorants réactifs complexes azoïques à base de cuivre et le chrome dans les colorants métallifères utilisés pour la laine, la soie et le polyamide. La quantité totale de colorants contenant des métaux utilisés est en baisse, mais il existe encore certains domaines (certaines nuances tels que les verts, certains niveaux de solidité à la lumière) pour lesquels les colorants de type phtalocyanine, par exemple, ne peuvent pas être facilement remplacés.

La présence de métaux dans ces colorants métallifères peut être considéré comme un problème moins important que la présence d'impuretés de métaux libres. Sous réserve que des niveaux élevés d'épuisement et de fixation soient obtenus et que des mesures soient prises pour minimiser les pertes lors des manipulations, pesée, nettoyage de tambour, etc., seule une petite quantité de colorant non consommée devrait finir dans les eaux résiduaires. En outre, étant donné que le métal fait partie intégrante de la molécule du colorant qui est elle-même non biodégradable, il n'y a qu'un très faible risque pour qu'il devienne bio-disponible.

Il est également important de tenir compte des méthodes de traitement, telles que filtration et adsorption sur boues activées qui éliminent le colorant des eaux résiduaires, réduisent presque proportionnellement la quantité de métal lié dans l'effluent final. Inversement, d'autres méthodes, telles que l'oxydation avancée, peuvent libérer le métal.

Toxicité

Les colorants qui ont une toxicité aquatique et/ou des effets allergéniques sont soulignés dans la section 9. Il est également important de signaler ici qu'environ 60 % à 70 % des colorants utilisés à l'heure actuelle sont des colorants azoïques [77, EURATEX, 2000] . Dans des conditions de réduction, ces colorants peuvent produire des amines et certaines d'entre elles sont cancérigènes. Une liste des amines cancérigènes qui peuvent se former par clivage de certains colorants azoïques figure au tableau 2.13.

1

4-amino-diphényle

2

Benzidine

3

4 chloro-o-toluidine

4

2 naphthylamine

5

o-amino-azo-toluène

6

2-amino-4-nitrotoluène

7

p-chloro-aniline

8

2,4-di-amino-anisol

9

4,4´-di-amino-diphényl-méthane

10

3,3´-di-chlorobenzidine

11

3,3´-di-méthoxybenzidine

12

3,3´-di-méthylbenzidine

13

3,3´-di-methyl-4,4´-di-amino-diphényl-méthane

14

p-crésidine

15

4,4´-méthylène-bis-(2-chloraniline)

16

4,4´-oxydianiline

17

4,4´-thio-dianiline

18

o-toluydine

19

2,4-di-amino-toluène

20

2,4,5-tri-méthyl-aniline

21

4-amino-azo-benzène

22

o-anisidine

Tableau 2.13 : Liste des amines cancérigènes et potentiellement cancérigènes

L'utilisation de colorants azoïques qui peuvent subir un clivage en l'une des 22 amines aromatiques potentiellement cancérigènes énumérées dans la liste ci-dessus est interdite par le 19ème amendement de la directive 76/769/GTE sur les substances dangereuses.

Toutefois, plus de 100 colorants ayant un potentiel pour former des amines cancérigènes sont encore disponibles sur le marché [77, EURATEX, 2000] .

Produits auxiliaires contenus dans les recettes de teinture

Selon la catégorie de colorants et la méthode d'application qu'on utilise (par exemple, teinture en discontinu ou à la continu, impression), des additifs différents sont présents dans les formulations de colorants. Etant donné que ces substances ne sont pas absorbées ou fixées par les fibres, elles sont évacuées en totalité dans les eaux résiduaires. Des additifs types figurent dans la liste du tableau ci-dessous :

Additif

Composition chimique

DCO

mg O₂/kg

DBO₅

mg O₂/kg

élimination COT ⁽¹⁾

Dispersants

sulfonates de lignine

produits de condensation des sulfonates de naphtalène avec du formaldéhyde

Copolymères d'oxyde d'éthylène /oxyde de propylène

1 200

650

50

50

15 %

15 %

Sels

Sulfate de sodium, chlorure de sodium

Agents liant pour les poudres

Huiles minérales ou paraffine (+ additifs)

Agents anti-mousse

Glycols d'acétyl

Agents antigel

Glycérine

Glycols

1 200

1 600

780

10

90 %

95 %

Epaississants

Carboxy methyl cellulose

Polyacrylates

1 000

0

30 %

Systèmes tampons

Phosphate, acétate

Source [18, VITO, 1998]

Notes:
⁽¹⁾ Essai d'élimination statistique (Test Zahn-Tellens)

Les cases vierges signifient qu'il n'y a pas de données disponibles

Tableau 2.14 : Paramètres environnementaux des additifs dans les recettes de teinture

Ces additifs ne sont pas toxiques pour la vie aquatique, ils sont en général très peu biodégradables et ne sont pas facilement bio-éliminables. Ceci s'applique en particulier aux dispersants présents dans les formulations de colorants de cuve, dispersés et au soufre. Ces colorants sont non-solubles dans l'eau et ont besoin de ces produits auxiliaires spéciaux pour être appliqués sur le textile sous forme de dispersions aqueuses. Ces dispersants consistent principalement en des produits de condensation de sulfonates de naphtalène - formaldéhyde et de sulfonates de lignine, mais des produits de sulfo-méthylation dérivés de la condensation des phénols avec le formaldéhyde et le sulfite de sodium peuvent également être présents. Parmi les autres additifs qui ne sont pas rapidement éliminables, on compte les épaississants à base d'acrylate et de CMC et les agents anti-mousse.

La différence entre les formulations liquides et en poudre doit également être mentionnée. Les colorants fournis sous forme liquide ne contiennent qu'un tiers de la quantité d'agent dispersant normalement contenu dans les colorants en poudre (voir le tableau 2.15). La raison de cette différence réside dans le procédé de fabrication des colorants en poudre : les très petites particules générées pendant le broyage doivent être protégées pendant le procédé ultérieur de séchage et cela n'est possible qu'en ajoutant de fortes proportions d'agents dispersants.

Composant de la formulation de colorant

Formulation en poudre

Formulation liquide

Colorant

30 à 50 %

20 à 40 %

Dispersant

40 à 60 %

10 à 30 %

Sel

0 à 20 %

-

Agents liants de la poudre

0 à 5 %

-

Agents anti-mousse

0 à 5 %

0 à 5 %

Agent antigel

-

10 à 15 %

Epaississant

-

0 à 5 %

Eau

5 à 10 %

40 à 60 %

Source [18, VITO, 1998]

Tableau 2.15 : Proportion d'additifs et de colorants dans les formulations de colorants en poudre et liquides

A noter que les formulations liquides sont soit des dispersions soit des solutions vraies (solutions ne contenant pas de produits solubilisants), tandis que les poudres peuvent être livrées sous forme libres, plus ou moins pulvérulente, compactes ou granulés.

Produits chimiques de base et produits auxiliaires utilisés dans le procédé de teinture

En ce qui concerne les préoccupations environnementales associées aux produits chimiques et produits auxiliaires utilisés dans les procédés de teinture, il convient de mentionner les questions clés suivantes :

Agents de réduction contenant du soufre

Les eaux résiduaires de teinture en colorants au soufre contiennent des sulfures utilisés dans le procédé comme agents de réduction. Dans certains cas, le sulfure est déjà contenu dans la formulation du colorant et dans quelques autres, il est ajouté au bain de colorant avant teinture. En définitive, toutefois, l'excédent de sulfure finit dans les eaux résiduaires. Les sulfures sont toxiques pour les organismes aquatiques et contribuent à l'augmentation de la charge en DCO. En outre, les anions sulfures sont convertis en sulfure d'hydrogène dans des conditions acides, ce faisant, ils soulèvent des problèmes d'odeur et de corrosivité.

L'hydrosulfite de sodium (également appelé dithionite de sodium) est un autre agent de réduction qui contient du soufre et est couramment utilisé non seulement dans les procédés de teinture en colorant de cuve et au soufre, mais également comme agent de réduction lors du dépouillement des teintures du polyester. L'hydrosulfite de sodium est moins problématique que le sulfure de sodium (toxique pour les poissons et les bactéries) et, dans certains cas, il est ensuite oxydé en sulfate.

Dans les unités de traitement des eaux résiduaires, le sulfite est normalement oxydé en sulfate, mais cela peut encore causer des problèmes. En fait, le sulfate peut entraîner la corrosion des canalisations en béton ou peut être réduit dans des conditions anaérobies en sulfure d'hydrogène.

L'hydroxyacétone, bien qu'il entraîne une augmentation de la charge en DCO, est recommandé afin d'abaisser la teneur en soufre des eaux résiduaires, mais il ne peut pas remplacer l'hydrosulfite dans toutes les applications. De nouveaux agents de réduction organiques ayant des effets réducteurs améliorés ont été développés (voir la section 4.6.5 et la section 4.6.6 pour de plus amples détails).

Il convient de tenir compte également de la consommation d'agent de réduction par l'oxygène présent dans la machine (machines de teinture partiellement remplies d’eau). Au lieu de n'appliquer que la quantité d'agent de réduction nécessaire pour la réduction du colorant, une quantité supplémentaire significative d'agent de réduction doit souvent être ajoutée pour compenser la quantité consommée par l'oxygène contenu dans l’air de la machine. Ceci augmente de toute évidence la demande en oxygène de l'effluent.

Agents oxydants

Le dichromate ne devrait plus être utilisé en Europe en qualité d'agent oxydant lors de la teinture avec des colorants de cuve et au soufre, mais il est encore largement utilisé pour la fixation des colorants au chrome dans la teinture de la laine. Le chrome (III) fait preuve d'une faible toxicité tandis que le chrome (VI) est grandement toxique et il a été démontré qu'il était cancérigène chez les animaux. Pendant les procédés de teinture avec des colorants au chrome, le chrome (VI) est réduit en chrome (III) si le procédé est bien contrôlé. Toutefois, des émissions de chrome (VI) peuvent encore se produire suite à une manutention inadéquate du dichromate pendant la préparation du colorant (il convient de faire attention, car le dichromate est cancérigène et peut provoquer des problèmes de santé pour les ouvriers qui le manipulent). Les émissions de chrome trivalent dans les eaux résiduaires peuvent être minimisées (voir la section 4.6.15), mais elles ne peuvent être évitées à moins que des colorants de substitution ne soient appliqués (voir la section 4.6.16).

L'utilisation de bromate, d'iodate et de chlorite comme agents oxydants dans les procédés de teinture en colorants de cuve et au soufre et l'emploi de l'hypochlorite comme agent de démontage pour la décoloration d'articles défectueux ou pour le nettoyage des machines de teinture (par exemple, avant la teinture ultérieure de nuances plus claires) peuvent provoquer des émissions d'AOX. Toutefois, seuls l'hypochlorite et les composés contenant du chlore (par exemple, certains produits dérivés du chlorite qui contiennent du Cl₂ ou utilisent du chlore comme activateur de la formation de dioxyde de chlore gazeux) sont susceptibles de produire des AOX dangereux.

Sel

Différents types de sels sont utilisés dans les procédés de teinture à des fins différentes (par exemple, pour favoriser l’unisson ou augmenter l'épuisement du colorant). En particulier, de grandes quantités de sel sont utilisées dans les procédés de teinture du coton par épuisement avec des colorants réactifs. La quantité de sel utilisée est plus importante qu’avec d'autres classes de colorants, par exemple les colorants directs (tableau 2.16) et des efforts ont été faits par les fabricants de colorants pour résoudre ce problème (voir la section 4.6.11).

Nuance

Concentration en colorant (par rapport au poids de la fibre)

Quantité de sel appliquée avec les colorants directs

Quantité de sel appliquée avec les colorants réactifs

Pastel / claire

<1,5 %

2,5 à 7,5 g/l

30 à 60 g/l

Moyenne

1,0 - 2,5 %

7,5 à 12,5 g/l

70 à 80 g/l

Foncée

>2,5 %

12,5 à 20 g/l

80 à 100 g/l

Source [11, US EPA, 1995]

Tableau 2.16 : Quantité de sel utilisée en teinture par épuisement du coton avec des colorants directs et réactifs

Outre l'emploi du sel, la neutralisation des alcalis et acides couramment utilisés produit des sels comme sous-produits.

Les sels ne sont pas éliminés dans les systèmes traditionnels de traitement des eaux résiduaires et, en conséquence, ils sont finalement évacués dans le milieu récepteur. Bien que la toxicité des sels couramment employés soit très faible pour le milieu aquatique et les mammifères, dans les régions arides ou semi-arides, leur utilisation à grande échelle peut produire des concentrations supérieures à la limite toxique et augmenter la salinité des nappes phréatiques.

Des pays ont fixé des limites d'émission à 2 000 ppm ou au-dessous. Il convient également de tenir compte des normes de qualité des rivières.

Véhiculeurs

L'emploi de ces produits auxiliaires qui étaient largement utilisés dans le passé a diminué à présent en raison de problèmes écologiques et sanitaires. Ils constituent toujours un problème dans la teinture du polyester en mélange avec la laine.

Des véhiculeurs peuvent déjà être ajoutés aux colorants par les fabricants. Dans ce cas, les ennoblisseurs de textiles n'auront que peu de connaissance des charges rejetées ( [4, Tebodin, 1991] et [61, L. Bettens, 1999] ).

Les véhiculeurs (voir la section 8.6.7) comprennent un large groupe de composés organiques dont un grand nombre sont entraînés par la vapeur, très peu dégradables et toxiques pour les êtres humains et la vie aquatique. Toutefois, étant donné que les substances actives ont habituellement une forte affinité pour la fibre (type hydrophobe), 75 à 90 % sont absorbés par le textile et seuls les émulsifiants et les véhiculeurs de type hydrophile tels que les phénols et les dérivés des benzoates se retrouvent dans les eaux résiduaires. Les véhiculeurs qui restent sur la fibre après teinture et lavage se volatilisent partiellement pendant le séchage et les opérations de fixage thermique et peuvent donner lieu à des émissions dans l'air. Des traces peuvent encore se trouver dans le produit fini, ce qui représente un risque potentiel pour le consommateur.

Des options alternatives sont décrites dans les sections 4.6.1 et 4.6.2.

Produits auxiliaires divers ayant un impact sur l'environnement

Les autres substances que l'on peut rencontrer dans les produits auxiliaires de teinture et qui peuvent donner lieu à une pollution de l'eau sont :

les éthoxylates d'amine gras (agent d'unisson),

les éthoxylates d'alkylphénol (agent d'unisson),

les composés d’ammonium quaternaires (retardateurs pour les colorants cationiques),

le polyvinyle pyrrolidone (agent d'unisson pour les colorants de cuve, au soufre et directs),

les produits de condensation des sels de cyanamide - ammoniac (produits auxiliaires pour améliorer la solidité à la lumière),

les copolymères d'acide acrylique - acide maléique (agent de dispersion),

le tétra-acétate d'éthylène diamine (EDTA)*,

le penta-acétate de di-éthylène triamine (DTPA)*,

le tétra (acide méthylène phosphorique) d'éthylène diamine (EDTMP)*,

le penta (acide méthylène phosphorique) de di-éthylène triamine (DTPMP)*.

*Agents complexants

Ce sont des composés solubles dans l'eau difficilement biodégradables qui peuvent passer sans transformation ou en n’étant que partiellement dégradés à travers les systèmes de traitement des eaux résiduaires.

En outre, certains d'entre eux sont toxiques (par exemple, les amines quaternaires) ou peuvent produire des métabolites qui peuvent affecter la reproduction dans le milieu aquatique (APEO).

2.7.8.2 Questions environnementales ayant trait aux procédés

La consommation d'eau et d'énergie dans les opérations de teinture est fonction de la technique de teinture, des procédés et des machines utilisées.

Les procédés de teinture en discontinu conduisent en général à des consommations d'eau et d'énergie plus élevées que les procédés continus. Ceci est dû à plusieurs facteurs.

Les rapports de bain utilisés dans la teinture par épuisement représentent l'un de ces facteurs. Comme mentionné auparavant à la section 2.7.2, des rapports de bain plus élevés signifient non seulement de plus fortes consommations d'eau et d'énergie, mais également une consommation plus importante de produits chimiques et des produits auxiliaires dosés en fonction du volume du bain.

En cohérence avec la qualité des différents types de supports, tous les fabricants de matériels peuvent à présent offrir des machines avec des rapports de bain réduits. Des expressions telles que "rapport de bain court" et "rapport de bain ultra court" sont à présent couramment utilisés pour définir le rendement et les caractéristiques des machines récentes.

Pour teindre l'étoffe sous forme de boyau, des valeurs nominales de référence pour les "machines à rapport de bain court" se situent dans la plage de 1:5 à 1:8 pour le coton et, respectivement 1:3 à 1:4 pour le polyester. Le rapport de bain peut être plus élevé pour d'autres types de supports / fibres.

L'expression “Rapport de bain ultra court" est utilisée pour définir des machines qui peuvent fonctionner avec des rapports de bain aussi faibles que le volume minimal exigé pour mouiller complètement le support et éviter les cavitations des pompes. Cette expression ne s'applique qu'aux machines de teinture d'étoffe en boyau.

Il est important de montrer la différence entre le rapport de bain nominal et réel. Comme indiqué auparavant à la section 2.7.2, le rapport de bain nominal est le rapport de bain auquel une machine peut fonctionner quand elle est chargée à sa capacité maximale. Il arrive souvent que la machine soit sous-chargée par rapport à sa capacité nominale. Ceci a souvent lieu chez les façonniers où une haute flexibilité de production est exigée afin de traiter des lots de tailles variables à la demande du client. Les machines récentes peuvent encore fonctionner avec un rapport de bain approximativement constant quand elles sont chargées jusqu’à 60 % de leur capacité nominale (ou même 30 % de leur capacité nominale avec les machines de teinture sur fil – voir la section 4.6.19). De cette façon, on peut garder les avantages des rapports de bain courts même avec une charge réduite. Il est évident, toutefois, que lorsque la machine est chargée très au-dessous de sa capacité nominale (par exemple, en-dessous de 60 % de sa capacité nominale pour les machines de teinture d'étoffe), le rapport de bain réel différera grandement du rapport de bain nominal. Il en résultera non seulement des bilans environnementaux plus défavorables (plus fortes consommations d'eau, d'énergie et de produits chimiques), mais également des coûts d'exploitation plus élevés.

En conclusion, l'emploi de machines à faible rapport de bain ou le choix de la machine la mieux adaptée pour la dimension du lot à traiter est fondamental en ce qui concerne le bilan environnemental du procédé qui en résulte.

Ceci dit, les consommations élevées d'eau et d'énergie dans la teinture par épuisement ne sont pas seulement le résultat de rapports de bain élevés.

Un autre facteur dont il faut tenir compte est la nature discontinue du mode opératoire de  la teinture par épuisement, en particulier en ce qui concerne les opérations telles que le refroidissement, le chauffage, le lavage et le rinçage.

En outre, la conformité des nuances peut être responsable de consommations plus élevées d'eau et d'énergie, en particulier lorsque la teinture est effectuée sans recours à des instruments de laboratoire. Dans un mode de fonctionnement manuel, la plus grande partie du colorant est normalement appliqué au cours de la première phase afin d'obtenir une nuance estimée "à l’œil" qui soit proche de celle demandée pour le produit fini. Il s'ensuit un certain nombre d'opérations de corrections pendant lesquelles de petites quantités de colorant sont appliquées pour obtenir la nuance finale. Les nuances difficiles à assortir peuvent exiger des additions de colorants répétées avec refroidissement et réchauffage entre chaque addition [32, ENco, 2001] .

L'augmentation des consommations d'eau et d'énergie peut également être causée par des techniques de manipulation inadéquates et/ou des systèmes de contrôle de procédé peu performants. Par exemple, dans certains cas, des débordements peuvent se produire pendant l'immersion de la matière dans la machine, lorsque celles-ci ne sont équipées que de vannes de commande manuelle qui ne contrôlent pas correctement le niveau de bain et la température (voir également la section 4.1.4).

Les procédés de teinture à la continu et en semi-continu consomment moins d'eau, mais cela signifie également une concentration plus élevée de colorant dans le bain d’imprégnation. En teinture en discontinu, la concentration de colorant varie de 0,1 à 1 g/l, tandis que dans le procédé de teinture continue, ce chiffre se situe dans la plage de 10 à 100 g/l. La solution de foulardage résiduelle dans les foulards, pompes et canalisations doit être jetée lorsqu'une nouvelle couleur commence. Le rejet de cet effluent concentré peut entraîner une charge de pollution plus élevée qu’en teinture discontinue, en particulier lors du traitement de petits lots de textiles. Toutefois, les unités de teinture à la continu récentes se sont continuellement améliorées au cours des dernières années. L'emploi de canalisations et de pompes de taille réduite ainsi que de bacholles de fouladarge à faibles volumes ont permis de réduire la quantité de solution concentrée à évacuer. En outre, il est possible de minimiser l'évacuation du surplus en utilisant des systèmes de dosage automatisés qui mesurent les ingrédients de la solution de colorant et distribuent la quantité exacte nécessaire (voir également les sections 4.1.3 et 4.6.7 en ce qui concerne des informations plus détaillées au sujet des améliorations récentes).

Dans les procédés de teinture tant à la continu qu'en discontinu, les opérations de lavage et de rinçage finaux sont des phases à forte consommation d'eau dont il faut tenir compte. Les opérations de lavage et de rinçage consomment en fait de plus grandes quantités d'eau que la teinture elle-même (voir les sections 4.9.1 et 4.9.2 pour les techniques d'économie d'eau et d'énergie dans les traitements à la continu et en discontinu et les sections 4.1.4 et 4.6.19 pour l'optimisation du matériel dans le procédé en discontinu).

2.8      Impression

2.8.1       Procédés d'impression

L'impression, comme la teinture, est un procédé destiné à appliquer de la couleur sur un support. Toutefois, au lieu de colorer l'ensemble du support (étoffe, tapis ou fil) comme dans la teinture, la couleur d'impression n'est appliquée qu'à des zones définies afin d'obtenir le dessin désiré. Ceci implique des techniques et des machines différentes de celles de la teinture, mais les interactions physiques et chimiques entre les colorants et la fibre sont analogues à ceux de la teinture.

Tout procédé d'impression implique en principe les phases suivantes :

préparation de la pâte d’impression : lors de l'impression de textiles, le colorant ou le pigment ne se présente pas sous forme de solution aqueuse, au lieu de cela, il est habituellement finement dispersé dans une pâte d'impression en forte concentration.

impression : la pâte d’impression contenant les colorants ou les pigments est appliquée au support en utilisant différentes techniques dont on parlera ci-après.

fixation : immédiatement après l'impression, l'étoffe est séchée et, ensuite, les colorants sont fixés principalement à la vapeur ou à l'air chaud (pour les pigments). Il convient de noter qu'aucun séchage intermédiaire n'est réalisé lors de l'impression de tapis (trop d'énergie serait nécessaire pour éliminer la solution très visqueuse).

post-traitement : cette opération finale consiste à laver et sécher l'étoffe (elle n'est pas nécessaire lors de l'impression avec des pigments ou avec d'autres techniques particulières telles que l'impression par transfert).

Lorsque l'on décrit les différentes techniques d'impression, il convient de faire une distinction entre l'impression avec des pigments qui n'ont aucune affinité pour la fibre et l'impression avec des colorants (réactifs, de cuve, dispersés, etc.).

2.8.1.1       Impression pigmentaire

L'impression pigmentaire a acquis une grande importance aujourd'hui et pour certaines fibres (par exemple, les fibres cellulosiques), c'est de loin la technique la plus couramment appliquée. Les pigments peuvent être utilisés sur presque tous les types de supports textiles et, grâce aux agents auxiliaires modernes plus performants, il est à présent possible d'obtenir des impressions de haute qualité en utilisant cette technique.

Les pâtes d'impression pigmentaire contiennent un épaississant, un liant et, si nécessaire, d'autres produits auxiliaires tels que fixateurs, plastifiants, agents anti-mousse, etc.

Les émulsions à base de white-spirit utilisées dans le passé comme épaississant ne sont plus utilisées qu'occasionnellement à l'heure actuelle (principalement épaississants en semi-émulsion). De plus amples informations relatives aux caractéristiques des produits auxiliaires utilisés figurent à la section 8.7.2.

Après application de la pâte d'impression, l'étoffe est séchée et, ensuite, le pigment est généralement fixé avec de l'air chaud (selon le type de liant dans la formulation, la fixation peut également avoir lieu par stockage à 20 °C pendant quelques jours). L'avantage de l'impression pigmentaire est que le procédé peut être réalisé sans lavage ultérieur (qui est, par contre, nécessaire dans la plupart des autres techniques d'impression).

2.8.1.2       Impression fixé-lavé

Préparation de la pâte d'impression

Le procédé commence traditionnellement par la préparation de la pâte. En comparaison avec l'impression pigmentaire, la composition des pâtes est plus complexe et variable car elle est déterminée non seulement par le colorant utilisé mais aussi par la technique d'impression, le support, les méthodes d'application et de fixation utilisées.

En dehors du colorant, les pâtes d'impression contiennent un épaississant (voir également la section 8.7.1) et divers autres produits auxiliaires qui peuvent être classés selon leur fonction, comme suit :

agents oxydants (par exemple, sulfonate de m-nitrobenzène, chlorate de sodium, eau oxygénée),

agents de réduction (par exemple, dithionite de sodium, sulfoxylates de formaldéhyde, dioxyde de thio-urée, chlorure d'étain (II)),

adjuvants de rongeage pour l'impression rongeante (par exemple, anthraquinone),

substances ayant un effet hydrotropique, telles que l'urée,

agents de solubilisation des colorants qui sont des solvants organiques polaires, tels que glycérine, éthylène glycol, butyl glycol, thiodiglycol, etc.,

agents de réserve pour l'impression par réserve (par exemple, alcanes sulfonés),

agents anti-mousses (par exemple, silicones, esters organiques et inorganiques, esters aliphatiques, etc.).

Tous les ingrédients nécessaires sont dosés et mélangés dans une cuisine de préparation des pâtes. Etant donné qu'entre 5 à 10 pâtes d'impression différentes sont habituellement nécessaires pour imprimer un seul dessin (dans certains cas, jusqu'à 20 pâtes), afin de réduire les pertes dues à des mesures inexactes, la préparation des pâtes est effectuée dans des cuisines  automatisées. Dans les usines modernes, avec l'aide de dispositifs spéciaux, la quantité exacte de pâte d'impression nécessaire est déterminée et préparée en mode continu pour chaque poste d'impression, réduisant ainsi les surplus à la fin du passage.

Dans de nombreuses entreprises d'impression, il est de pratique courante de filtrer les pâtes d'impression avant application en utilisant par exemple un filtre en tissu. Cette opération est particulièrement importante pour les épaississants afin d'empêcher des particules de boucher les ouvertures des cadres d'impression.

Impression (application de la pâte)

Après préparation, la pâte est appliquée sur des zones spécifiques du textile en utilisant l'une des techniques suivantes :

impression directe (qui inclut également l'impression numérique et par transfert),

impression rongeante,

impression par réserve.

Dans le cas de l'impression directe, le colorant est appliqué sur des zones spécifiques d'un support textile prétraité qui peut être blanc ou pré-teint (en couleurs claires).

Il est possible de parler d'impression rongeante, si dans le procédé de fixation qui suit l'application de la pâte d'impression, il se produit une destruction locale d'un colorant préalablement appliqué. Si la zone rongée, qui avait été préalablement teinte, devient blanche, le procédé est alors appelé impression rongée en blanc (enlevage blanc). Si, au contraire, un dessin coloré doit être obtenu dans la zone rongée après destruction du colorant préalablement appliqué, le procédé est alors appelé rongeage coloré (enlevage coloré). Dans ce cas, la pâte d'impression doit contenir un colorant résistant à la réduction ainsi que les produits chimiques nécessaires pour détruire le précédent. Il en résulte que le fond pré-teint est détruit conformément à un dessin et le colorant qui résiste à la réduction, prend sa place.

Figure 2.15 : Représentation schématique de l'impression rongeante.

[63, GuT/ ECA, 2000]

Dans le cas de l'impression par réserve (appelée "réserve"), une pâte d'impression spéciale est imprimée sur certaines zones du tissu afin d'empêcher la fixation des colorants. Dans le cas de réserve physique, la matière est imprimée avec une résine hydrophobe qui empêche la pénétration des colorants appliqués au cours de la deuxième phase. Dans le cas d’une réserve chimique, la fixation des colorants est empêchée par une réaction chimique. Selon la manière dont le procédé est réalisé, on peut parler de réserves par pré-impression, de réserves intermédiaires ou de surimpression. Un procédé courant est le procédé humide sur humide dans lequel la pâte de réserve est imprimée initialement, le textile est ensuite sur-imprimé sur toute sa surface puis fixé et lavé. Les réserves par surimpression ne peuvent être appliquées que si les colorants déjà présents sur l'étoffe sèche et préalablement teinte se trouvent encore sous leur forme non fixée, comme dans le cas des colorants développés.

Figure 2.16 : Représentation schématique de l'impression par réserve

[63, GuT/ ECA, 2000]

La différence entre l'impression par transfert et les techniques décrites auparavant est qu'avec cette technique, l'étoffe n'est pas directement imprimée. Le dessin est imprimé en premier lieu sur un support intermédiaire (en général, du papier) en utilisant des colorants dispersés sélectionnés et il est ensuite transféré sur l'étoffe. Le colorant est fixé généralement en plaçant le papier imprimé en contact avec l'étoffe et en appliquant une pression et une température élevée. Sous l'influence de la chaleur, le colorant se sublime et diffuse à partir du papier dans la fibre du support textile. Il n'est pas nécessaire d'appliquer un traitement ultérieur, tel que vaporisage, lavage, etc. Cette technique est appliquée sur polyester, polyamide et à certaines fibres acryliques, en utilisant des colorants dispersés choisis selon le type spécifique de fibre.

Fixation

Après impression, l'étoffe est séchée. L'évaporation de l'eau entraîne une augmentation de la concentration de colorant et, en même temps, empêche le barbouillage des couleurs lorsque l'étoffe est transportée sur les cylindre-guides. A ce stade, le colorant n'est pas encore fixé.

Le but de la phase suivante de fixation est de faire migrer dans les fibres une quantité aussi importante que possible du colorant qui est maintenu en surface par l'épaississant. Ceci est particulièrement important avec certains colorants, tels que les colorants de cuve, par exemple, qui sont appliqués sous forme insoluble et solubilisés par réaction avec les agents de réduction pendant l’étape de fixation.

La fixation a lieu habituellement en phase vapeur. La vapeur d'eau se condense sur le textile imprimé, gonfle l'épaississant, chauffe la pâte d'impression et permet ainsi la diffusion du colorant. La répartition du colorant entre la fibre et l'épaississant est un important facteur de détermination du degré de fixation du colorant qui s'appelle "pouvoir de rétention" de l'épaississant. En fait, l'épaississant se compose souvent de polysaccharides et, en conséquence, il entre en concurrence avec la cellulose pour retenir le colorant. C'est la raison principale pour laquelle le taux de fixation d'un colorant donné est inférieur de 10 % par rapport à la teinture.

Post-traitements

La dernière phase du procédé d'impression consiste à laver et sécher l'étoffe. Lorsque l'on imprime avec des colorants insolubles, tels que les colorants de cuve, cette opération sert également à reoxyder les colorants. Dans ce cas, après un rinçage initial à l'eau froide, l'étoffe imprimée est traitée à l'eau oxygénée. Le procédé se complète par un savonnage avec du carbonate de sodium au point d'ébullition.

Comme cela a déjà été signalé, le lavage n'est pas nécessaire avec l'impression pigmentaire et l'impression par transfert. Ceci s'applique à n'importe quel système de teinture/impression dans lesquels les épaississants ne sont pas nécessaires et où le colorant est (presque) complètement fixé (par exemple, impression de dalle de moquette par les techniques d'impression numériques par jet, voir la section 4.7.8).

Opérations annexes

A la fin de chaque lot et à chaque changement de couleur, diverses opérations de nettoyage sont effectuées :

le tapis en caoutchouc sur lequel l'étoffe est collée pendant l'impression (voir la description ci-après) est nettoyé à l'eau en mode continu afin d'éliminer la pâte d'impression et le surplus d'adhésif. Certaines machines sont équipées avec des systèmes de recyclage de l'eau.

les outils d'impression (tous les systèmes d'alimentation et d’application de la pâte sur le support) sont nettoyés en enlevant tout d'abord autant que possible les résidus de pâte et en les rinçant ensuite à l'eau. Dans certaines entreprises, les résidus de pâte sont renvoyés directement vers les fûts appropriés de pâte d'impression en vue de leur réutilisation.

la pâte restante dans les fûts dans lesquels elle est préparée est, en général, préalablement éliminée au moyen de systèmes d'aspiration avant le lavage des récipients à l'eau. La pâte d'impression résiduelle ainsi recueillie est ensuite éliminée.

2.8.2       Techniques d'impression

Différentes machines très variées peuvent être utilisées pour imprimer les étoffes. On trouvera ci-après une description des machines le plus couramment utilisées :

Impression au cadre plat

Dans l'impression au cadre (plat ou rotatif), la pâte d'impression est transférée à l'étoffe à travers les surfaces gravées des cadres spécialement conçus. Les surfaces gravées de chaque cadre correspondent à un dessin et lorsque la pâte d'impression est transférée par une racle à travers le cadre, le dessin souhaité est reproduit sur l'étoffe. Un cadre spécifique est gravé  pour chaque couleur du dessin.

.

Figure 2.17 : Impression au cadre avec système automatique de racle

[69, Corbani, 1994]

Les machines d'impression au cadre plat peuvent être manuelles, semi-automatiques ou complètement automatiques. Un type de machine qui est encore couramment utilisé dans les usines d'impression peut être décrit comme suit : l'étoffe est tout d'abord collée sur le tapis d’impression en mouvement discontinu "sans fin". Un cadre positionné sur le devant de la machine s'abaisse sur la zone qui doit être imprimée et la pâte d'impression est raclée. Ensuite, le tapis sur lequel est collée l'étoffe avance jusqu'au point de répétition du dessin (un ou plusieurs rapports d’impression) et le cadre s'abaisse à nouveau. L'étoffe imprimée avance pas à pas et passe à travers un séchoir. La machine n'imprime qu'une seule couleur à la fois. Lorsque la première couleur est imprimée sur toute la longueur de l'étoffe, l'étoffe sèche est prête pour le deuxième cycle et ainsi de suite jusqu'à ce que le dessin soit achevé.

Figure 2.18 : Représentation d'une machine d'impression au cadre plat

Dans d'autres machines totalement mécanisées, toutes les couleurs sont imprimées en même temps. Plusieurs cadres (de 8 à 12, mais certaines machines peuvent posséder jusqu'à 24 cadres différents) sont placés le long de la machine d'impression. Les cadres sont soulevés simultanément tandis que le textile qui est collé sur le tapis d’impression "sans fin" avance jusqu'au point de répétition du dessin. Puis, les cadres s'abaissent à nouveau et la pâte est transférée par raclage à travers les cadres sur l'étoffe. L'étoffe imprimée avance d'un cadre à chaque application et alors qu'elle quitte le dernier cadre, elle est finalement séchée et prête pour la fixation.

Figure 2.19 : Représentation d'une "machine d'impression à cadre mécanisé avec cadres stationnaires montés sur un bâti" - [69, Corbani, 1994]

Dans les deux systèmes, le tapis d’impression, après avoir entraîné l'étoffe, entame un mouvement descendant en mode continu sur un cylindre guide et est lavé à l'eau avec des brosses rotatives qui éliminent les résidus de pâte et de colle, si nécessaire. Ensuite, le tapis arrive au dispositif de collage. Dans certains cas, la colle est appliquée sous forme liquide par une racle tandis que dans d'autres machines, les tapis sont pré-enduits de colle thermoplastique. Dans ce cas, le textile est chauffé et écrasé ensuite par un cylindre ou simplement pressé contre le tapis de sorte que la colle ramollit et adhère instantanément.

Après impression, les cadres et le système d'application sont lavés. Il est courant de racler le résidu de pâte restant sur les cadres pour le mettre dans les fûts de pâte d'impression avant de laver les cadres.

Impression au cadre rotatif

Les machines d'impression au cadre rotatif utilisent le même principe que celui décrit plus haut, mais au lieu de cadres plats, la couleur est transférée à l'étoffe à travers des cadres cylindriques en feuille métallique légère. L'étoffe avance en continu au-dessous d'un jeu de cadres cylindriques tandis qu'à chaque poste, la pâte d'impression est automatiquement alimentée à l'intérieur du cadre à partir d'un réservoir et elle est ensuite transférée par pression sur l'étoffe à travers le cadre. Un cadre rotatif différent est nécessaire pour chaque couleur du dessin.

Figure 2.20 : Représentation du procédé d'impression au cadre rotatif

[63, GuT/ ECA, 2000]

Figure 2.21 : Représentation d'une machine d'impression au cadre rotatif

[69, Corbani, 1994]

Un système traditionnel d'alimentation de la pâte pour les machines d'impression au cadre rotatif est représenté à la figure 2.22. Un tube d'aspiration relie la cuve de pâte à la pompe à partir de laquelle un flexible va vers la racle. De là, la pâte est dirigée à l'intérieur du cylindre. Le volume de remplissage de ce système d'alimentation en pâte d'impression est assez important et, en conséquence, la quantité de résidu de pâte qui doit être éliminé à chaque changement de couleur l'est tout autant. Divers systèmes ont été introduits afin de limiter le volume de ce matériel, ce qui réduit également la quantité des déchets (voir la section 4.7.4). Une autre possibilité qui a déjà été mise en œuvre dans certaines sociétés consiste à récupérer et à réutiliser ces résidus pour préparer de nouvelles recettes (voir les sections 4.7.5 et 4.7.6).

Figure 2.22 : Système d'alimentation de pâte d'impression pour machine d'impression à cadre rotatif

[69, Corbani, 1994]

Les machines d'impression au cadre rotatif sont équipées de dispositifs tant de collage que de lavage analogues à ceux décrits auparavant pour l'impression au cadre plat. Le tapis est lavé afin d'éliminer les résidus de pâte et de colle. Les cadres et les systèmes d'alimentation de la pâte (flexibles, tubes, pompes, racles, etc.) doivent également être nettoyés à chaque changement de couleur.

Impression au rouleau

Dans l'impression au rouleau, la pâte d'impression alimente à partir de réservoirs, des rouleaux en cuivre gravés avec le dessin souhaité. Ces rouleaux sont en contact avec un tambour principal qui transporte l'étoffe. En mettant en contact les rouleaux et l'étoffe, le dessin est transféré sur l'étoffe. Jusqu'à 16 rouleaux peuvent être disponibles pour chaque machine d'impression, chaque rouleau imprimant une répétition du dessin. A mesure que le rouleau tourne, une racle élimine en continu l'excédent de pâte et le renvoie dans la bacholle de colorant. A la fin de chaque lot, les réservoirs de pâte sont vidés à la main dans des conteneurs de pâte d'impression appropriés et rincés. Le tapis et les accessoires d'impression (brosses rotatives ou lames, racles et louches) sont nettoyés à l'eau.

Figure 2.23 : Machine d'impression au rouleau

[4, Tebodin, 1991]

Figure 2.24 : Exemple plus récent d'une machine d'impression au rouleau

[7, UBA, 1994]

Impression par jet

L'impression par jet est un système d'application sans contact développé à l'origine pour l'impression des tapis, mais qui est à présent de plus en plus utilisé dans le secteur des textiles.

La première machine commerciale d'impression par jet pour tapis était l'Elektrocolor, suivie de la première machine Millitron. Dans le système d'impression Millitron, la projection du colorant sur le support s'effectue par un jet de colorant généré par un flux d’air controlé. A mesure que le tapis avance, aucune pièce de la machine n'est en contact avec le support. Les flux d'air permettent d’obtenir un jet de colorant continu qui est dévié soit vers le tapis soit vers un réservoir de vidange. Ce colorant est renvoyé dans un réservoir, filtré et recyclé. Lorsqu'un jet doit entrer en action, le jet d'air est momentanément interrompu afin de permettre que la quantité exacte de colorant soit injectée sur le support textile. Le réservoir principal de stockage est alimenté en colorant en continu afin de compenser la quantité de colorant consommée.

Figure 2.25 : Représentation schématique du système Millitron

[63, GuT/ ECA, 2000]

Les systèmes d'impression par pulvérisation et les méthodes d'impression par jet de première génération ne peuvent pas être contrôlés pour produire un dessin spécifique. Ainsi donc, le matériel doit être employé en premier lieu pour produire une vaste gamme d'effets qui peuvent ensuite être présentés au designer ou au service marketing pour sélection.

Une amélioration rapide a été apportée par les premières machines numériques d'impression de tapis (Chromotronic et Titan de Zimmer et de Tybar Engineering, respectivement). Ces machines sont basées sur le principe dit "goutte ou jet à la demande", à savoir l'utilisation de vannes électromagnétiques commutables dans les tubes d'alimentation de la solution de colorant afin de permettre le jet de gouttes séparées de solution de colorant selon une séquence prédéterminée conformément au dessin souhaité.

Dans ces machines, bien que la quantité de colorant appliquée puisse être numériquement contrôlée à chaque point du support, la pénétration ultérieure du colorant dans le support dépend toujours de l'action capillaire de la fibre et des tensions superficielles de la fibre. Ceci peut soulever des problèmes de reproductibilité (par exemple, quand le support est trop mouillé) et signifie qu'il est encore nécessaire d'utiliser des épaississants pour contrôler la rhéologie de la solution de colorant.

La dernière amélioration en matière d'impression par jet des tapis et étoffes épaisses à l'heure actuelle consiste en des machines où la couleur est projetée avec une précision chirurgicale en profondeur sur l’endroit de l'étoffe sans qu'aucune pièce de la machine ne touche le support. Ici, le contrôle de la quantité de solution appliquée au support (qui peut varier, par exemple, des articles légers aux tissus lourds) est assuré en faisant varier non seulement la "durée d'action" du jet, mais également la pression de pompage.

Ce système peut être considéré comme un procédé de "injection dyeing". L'expression "injection dyeing" est utilisée comme nom commercial pour définir la technologie appliquée sur la dernière machine Millitron de Milliken. Une autre machine numérique d'impression par jet disponible dans le commerce est la Chromojet de Zimmer. Dans le système Chromojet, la tête d'impression est équipée de 512 buses. Elles sont contrôlées par système magnétique et peuvent s'ouvrir et se fermer 400 fois par seconde (voir également la section 4.7.8).

Le tapis est accumulé dans une cuve en J et est ensuite vaporisé et brossé. Lorsqu'il arrive sur la table d'impression, il est immobilisé. Les jets sont montés sur un cadre coulissant qui peut lui-même se déplacer dans la direction de la chaîne tandis que le tapis demeure stationnaire pendant l’impression.

L'impression par jet d'encre est une autre technique numérique d'impression qui trouve son origine dans la technologie de l'impression sur papier qui est actuellement de plus en plus utilisée dans l'industrie textile également. Dans l'impression par jet d'encre, la couleur est appliquée sur la surface du support sans variation de la durée d'action du jet, de pression ou de vitesse. Pour cette raison, elle ne peut être appliquée que pour des tissus plats légers, en particulier la soie (voir également la section 4.7.9).

Le système d'impression TAK est encore utilisé dans l'industrie des tapis. Avec cette technique, des dessins irréguliers peuvent être réalisés. Le tapis préalablement teint avec une nuance de fond reçoit des points de couleur au goutte à goutte. La dimension et la fréquence des points de couleur peuvent varier en ajustant la rainure de trop-plein placée sur la largeur du tapis.

Figure 2.26 : Représentation schématique du système TAK

[63, GuT/ ECA, 2000]

2.8.3       Questions environnementales

Les sources habituelles de pollution des procédés d'impression sont :

les résidus de pâte d'impression,

les eaux résiduaires provenant des opérations de lavage et de nettoyage,

les composés organiques volatils provenant du séchage et de la fixation.

Résidus de pâte d'impression

Les résidus de pâte d'impression se produisent pour différentes raisons pendant le procédé d'impression et leur quantité peut être particulièrement importante (la section 3.3.3.5.5 fournit des informations sur les niveaux de consommation et d'émission). Deux causes principales sont, par exemple, des évaluations incorrectes des quantités nécessaires et la pratique courante qui consiste à préparer un excès de pâte pour prévenir un manque.

En outre, à chaque changement de couleur, le matériel d'impression et les conteneurs (bacs de trempage, mélangeurs, homogénéisateurs, tambours, cadres, agitateurs, racles, etc.) doivent être nettoyés. Les pâtes d'impression adhèrent à chaque outil en raison de leur forte viscosité et il est courant d'utiliser des systèmes de nettoyage mécaniques pour les éliminer avant de les rincer à l'eau. De cette manière, ces résidus peuvent au moins être éliminés sous forme solide, ce qui minimise la pollution de l'eau.

Une source importante mais souvent ignorée de résidus de pâtes d'impression réside dans l’échantillonnage. Parfois, les échantillons sont produits sur des machines de production, ce qui signifie que des quantités élevées de pâtes résiduelles sont produites.

Il existe des techniques pour réduire les résidus de pâte (voir la section 4.7.4) ainsi que des techniques de récupération et de réutilisation de la pâte excédentaire (voir les sections 4.7.5 et 4.7.6). Leur succès est, toutefois, limité en raison d'un certain nombre d'insuffisances technologiques inhérentes à ces technologies d'impression. La plupart de ces insuffisances sont relatives au transfert du dessin, au contact inévitable entre la surface du support et l'applicateur (cadre) et au besoin d'épaississants dans la formulation (rhéologie de la pâte) qui limitent le potentiel de réutilisation de la pâte. L'impression numérique offre une solution à ces problèmes (voir les sections 4.7.8 et 4.7.9).

Eaux résiduaires issues des opérations de lavage et nettoyage

Les eaux résiduaires dans les procédés d'impression sont générées en premier lieu par le lavage final de l'étoffe après fixation, le nettoyage des systèmes d'application dans les machines d'impression, le nettoyage du matériel de la cuisine à couleurs et le nettoyage des tapis.

Les eaux résiduaires des opérations de nettoyage représentent une grande partie de la charge totale de pollution, même d'avantage que l'eau issue des opérations de lavage.

Les charges polluantes dans l'eau sont principalement attribuables aux procédés d'impression fixé-lavé. En effet, en impression pigmentaire, les pigments sont complètement fixés sur la fibre sans qu'un lavage soit nécessaire. Dans les 2 cas (pigmentaire et fixé-lavé), de grandes quantités d'eaux résiduaires sont produites lors des opérations de nettoyage.

Les polluants qui sont susceptibles de se retrouver dans les eaux résiduaires sont énumérés dans le tableau ci-après :

Polluant

Source

Observations

Colorant organique

Colorant non fixé

Les problèmes touchant l'environnement dépendent du type de colorant concerné (ils sont traités à la section 9)

Urée

Agent hydrotrope

Les niveaux élevés d'azote contribuent à l'eutrophisation.

Ammoniaque

Dans les pâtes d'impression pigmentaire

Les niveaux élevés d'azote contribuent à l'eutrophisation

Sulfates et sulfites

Sous-produits des agents de réduction

Les sulfites sont toxiques pour la vie aquatique et les sulfates peuvent causer des problèmes de corrosion quand la concentration est >500 mg/l

Polysaccharides

Epaississants

DCO élevée, mais polluant facilement biodégradable

Dérivés de CMC

Epaississants

Difficilement biodégradables et bioéliminables

Polyacrylates

Epaississants

Liants en impression pigmentaire

Difficilement biodégradable, mais >70 % bioéliminable (Méthode de test OCDE 302B)

Glycérine et polyols

Additifs antigel en formulation de colorant.

Agents de solubilisation en pâtes d'impression

sulfonate de
m-nitrobenzène et ses dérivés aminés correspondants

Dans l'impression par rongeage de colorants de cuve comme agent oxydant.

En impression directe avec colorants réactifs, ils inhibent la réduction chimique des colorants

Difficilement biodégradables et solubles dans l'eau

Alcool polyvinylique

Adhésif de tapis

Difficilement biodégradable, mais >90 % bioéliminable (OCDE méthode de test 302B)

Amines aromatiques à multiple substitution

Produits de dégradation par réduction des colorants azoïques en impression par rongeage

Difficilement biodégradable et bioéliminable

Huiles minérales/ hydrocarbures aliphatiques

Epaississant de pâte d'impression (les pâtes d'impression pigmentaire en semi-émulsion sont encore occasionnellement utilisées)

Les alcools et hydrocarbures aliphatiques sont facilement biodégradables. Les hydrocarbures aromatiques sont difficilement biodégradables et bioéliminables

Tableau 2.17 : Polluants les plus susceptibles de se trouver dans les eaux résiduaires provenant des procédés d'impression

Composés organiques volatils provenant du séchage et de la fixation

Le séchage et la fixation constituent une autre source importante d'émissions dans les procédés d'impression. Les polluants suivants peuvent se trouver dans les émissions gazeuses [179, UBA, 2001] :

hydrocarbures aliphatiques (C₁₀-C₂₀) provenant des liants,

monomères tels que les acrylates, acétates de vinyle, styrène, acrylonitrile, acrylamide, butadiène,

méthanol provenant des agents de fixation,

autres alcools, esters, poly-glycols provenant des émulsifiants,

formaldéhyde provenant des agents de fixation,

ammoniac (provenant de la décomposition de l'urée et de l'ammoniaque présente, par exemple, dans les pâtes d'impression pigmentaire),

N-méthylpyrrolidone provenant d'émulsifiants,

esters de l'acide phosphorique,

phénylcyclohexène provenant d'épaississants et de liants.

Une liste plus complète des polluants potentiellement présents dans les émissions gazeuses des traitements thermiques après impression avec indication de la source potentielle figure à la section 12.

2.9 Apprêts (Apprêt fonctionnel)

2.9 Apprêts (Apprêt fonctionnel)

2.9.1 Procédés d'apprêts

Le terme "d'apprêt" couvre tous les traitements qui servent à donner aux textiles les propriétés d'usage final souhaitées. Celles-ci peuvent inclure des propriétés relatives à l'effet visuel, au toucher et à des caractéristiques spéciales telles que l'imperméabilisation et l'ininflammabilité.

Les apprêts peuvent impliquer des traitements mécaniques/physiques et chimiques. En outre, parmi les traitements chimiques, il est possible de faire une distinction entre les traitements qui impliquent une réaction chimique de l'agent d'apprêt avec la fibre et les traitements chimiques dans lesquels elle n'est pas nécessaire (par exemple, les traitements adoucissants).

Certains traitements d'apprêt sont plus caractéristiques de certains types de fibres (par exemple, les apprêts easy care pour le coton, le traitement antistatique pour les fibres synthétiques et le traitement antimites et anti-feutrage pour la laine). D'autres apprêts ont une application plus générale (par exemple, les adoucissants).

Dans le présent document, une attention particulière est portée aux apprêts chimiques parce que ce sont les procédés qui présentent le potentiel de pollution le plus important.

Dans le cas des étoffes (y compris les tapis sous forme de pièce), le traitement d'apprêt constitue souvent une opération séparée après la teinture. Toutefois, telle n'est pas la règle : pour les tapis, par exemple, le traitement antimites peut être effectué pendant la teinture et, en teinture pigmentaire, la finition avec une résine est associée dans la même phase en appliquant le pigment et le polymère dans la solution de teinture.

Dans plus de 80 % des cas, la solution d'apprêt sous la forme d'une solution/dispersion aqueuse est appliquée au moyen de techniques de foulardage. L'étoffe sèche passe dans un bain d'apprêt contenant tous les ingrédients nécessaires puis entre des cylindres afin d'essorer le plus possible la solution de traitement avant d'être séchée et finalement polymérisée. La tendance est d'éviter le lavage en phase ultime, sauf nécessité.

Afin de réduire le taux d’emport, d'autres techniques appelées d'"application minimale" gagnent de l'importance. Ce sont des méthodes d'application actuelles telles que :

rouleau de transfert par léchage (ou par plaquage) (le textile est mouillé au moyen d'un rouleau qui est immergé dans un bac et qui applique une quantité contrôlée de solution sur un seul côté du textile),

pulvérisation,

mousse.

Dans le cas de l'application par foulardage, le taux d'emport est approximativement de 70 %, tandis qu'avec les systèmes d'application minimale, il peut être d'environ 30 %. Dans les techniques d'application minimale, toutefois, les solutions sont plus concentrées selon un facteur de 2 à 3 afin de permettre qu'une même quantité d'ingrédients actifs soit appliquée.

Dans le secteur des tapis en laine, les apprêts fonctionnels sont appliqués aux fils ou aux fibres en bourre soit pendant le procédé de teinture soit lors du rinçage ultérieur ou du bain d'apprêt.

En dehors de cas particuliers où il existe des problèmes d'incompatibilité entre les différents produits auxiliaires, les techniques tant de foulardage qu'en plein bain (procédés discontinus), tous les agents d'apprêt nécessaires pour donner à la matière textile les propriétés souhaitées sont appliqués en un seul bain plutôt qu'au cours de phases différentes.

2.9.2 Apprêts chimiques

2.9.2.1 Traitements easy-care

Les apprêts easy-care sont appliqués aux fibres contenant de la cellulose pour leur donner des caractéristiques telles que le lavage facile, une infroissabilité pendant le lavage et à l'usage, ou bien sans repassage ou repassage minimal. Ces propriétés sont à présent exigées pour les fibres cellulosiques afin de leur permettre de concurrencer les fibres synthétiques telles que le polyamide et le polyester.

Les formulations easy-care contiennent divers ingrédients :

agent de réticulation,

catalyseur,

additifs (adoucissants, apprêtage chimique le plus souvent, mais également hydrofuges, agents hydrophilisants, etc.),

tensio-actifs en tant qu'agent mouillant.

Des informations concernant les substances habituelles utilisées figurent à la section 8.8.1. Dans le procédé easy-care, l'étoffe après avoir été foulardée, est séchée au large dans une rame d'étirage et finalement polymérisée. La méthode de polymérisation la plus courante est le procédé de réticulation à sec dans lequel le tissu est polymérisé à l'état sec dans un appareil de polymérisation ou sur la rame immédiatement après séchage.

2.9.2.2 Traitements hydrofuges (traitements hydrophobes)

Les traitements hydrofuges sont appliqués aux étoffes pour lesquelles des propriétés imperméables sont exigées mais qui ont également besoin d'être perméables à l'air et à la vapeur d'eau.

Ces propriétés sont obtenues par :

une précipitation de substances hydrophobes, telles que les émulsions de paraffine associées à des sels d'aluminium (par exemple, produits imperméabilisant à base de cire),

la transformation chimique de la surface de la fibre par addition de polymères qui forment une pellicule imperméable de réticulation (par exemple, imperméabilisants au silicone, imperméabilisants à base de résine, imperméabilisants fluorés).

Les caractéristiques des substances utilisées comme imperméabilisants font l'objet d'une description à la section 8.8.5.

2.9.2.3 Traitements adoucissants

Les adoucissants ne sont pas seulement utilisés dans les procédés d'apprêt, mais également dans les procédés de teinture à la continu dans lesquels ils sont appliqués dans les bains de teinture ou dans les bains de lavage ultérieurs.

L'application d'agents adoucissants ne nécessite pas de procédés de polymérisation. Dans les procédés à la continu ou semi-continus, l'étoffe imprégnée est séchée dans une rame d'étirage.

Les substances utilisées comme agents adoucissants sont décrit à la section 8.8.6.

2.9.2.4 Traitements ignifuges

Les apprêts ignifuges sont devenus de plus en plus importants et ils sont obligatoires pour certains articles. Les traitements ignifuges devraient protéger la fibre contre la combustion sans modifier le toucher, la couleur ou l'apparence de l'étoffe.

Ils sont généralement appliqués au coton et aux fibres synthétiques (par exemple, ils sont importants dans le secteur du meuble pour les tissus d'ameublement). Dans certains cas spécifiques, en particulier dans le secteur des tapis (par exemple, marchés contractuels, aviation), ils peuvent également être exigés pour la laine, bien que cette fibre soit déjà intrinsèquement ignifuge.

Les propriétés ignifuges sont obtenues par l'application d'une vaste gamme de produits chimiques qui soit réagissent avec le textile soit sont utilisés comme additifs. Les substances qui sont habituellement utilisées comme traitements d'apprêt ignifuge sont décrites à la section 8.8.4.

Il existe d'autres approches disponibles pour produire des textiles ayant des propriétés ignifuges parmi lesquelles :

l'addition de produits chimiques spécifiques dans la solution de filature pendant la fabrication des fibres,

le développement de fibres modifiées avec des propriétés ignifuges intrinsèques,

l'enduction de l'envers d'articles finis recouverts de textiles (par exemple ameublement, matelas), procédé par lequel une couche ignifuge est fixée sur l'une des faces du textile fini.

2.9.2.5 Traitements antistatiques

Le procédé consiste à traiter l'étoffe avec des substances hygroscopiques (agents antistatiques) qui augmentent la conductivité électrique de la fibre, en évitant ainsi l'accumulation de la charge électrostatique.

Ces traitements d'apprêt sont très courants pour les fibres synthétiques, mais ils sont également appliqués à la laine dans le secteur des tapis pour les revêtements de sol qui doivent être utilisés dans des environnements sensibles à l'électricité statique.

Les substances couramment utilisées comme agents antistatiques sont décrites à la section 8.8.3.

2.9.2.6 Traitements antimites

Le traitement antimite de la laine et des mélanges de laine est principalement limité à la production de revêtements de sol textiles, mais certains vêtements à hauts risques sont également traités (par exemple, les uniformes militaires). En ce qui concerne l'application sur les vêtements, le traitement antimite est habituellement effectué lors de la teinture. Les revêtements de sol peuvent être traités antimites à des stades différents des procédés de production, tels que pendant le lavage de la laine brute, la filature, le lavage des fils, la teinture, les apprêts ou plus tard sur la ligne d'enduction d'envers.

Les biocides utilisés dans les traitements antimites sont décrits à la section 8.8.2.

2.9.2.7 Traitements bactéricides et fongicides

Les agents bactéricides et fongicides peuvent être soit ajoutés aux produits chimiques (pour préserver les produits auxiliaires et les formulations de colorants) par exemple pour réaliser des apprêts anti-acariens, soit appliqués aux vêtements, par exemple en tant qu’anti-odeur pour les chaussettes et pour les revêtements de sol dans le secteur de la santé. Une analyse approfondie montre que de plus en plus de produits textiles (vêtements et sous-vêtements) sont traités avec des agents antimicrobiens.

Les produits utilisés sont des biocides : ils sont mentionnés à la section 8.8.2.

2.9.2.8 Traitements anti-feutrage

Cet apprêt est appliqué afin de donner aux articles des propriétés d'anti-feutrage. Il empêche le rétrécissement du produit fini quand il subit des lavages répétés en machine à laver.

Deux traitements qui sont également complémentaires sont appliqués :

traitement oxydant (traitement soustractif),

traitement avec des résines (traitement additif).

Ces traitements peuvent être appliqués à tout stade du procédé et sur toutes les formes de supports. Ils sont la plupart du temps appliqués sur les rubans de laine peignée pour des produits finaux spécifiques (par exemple, sous-vêtements).

Traitements oxydants

Dans le traitement oxydant, les produits chimiques utilisés attaquent les écailles des cuticules et modifient chimiquement la structure extérieure de la fibre.

Ce traitement a été traditionnellement réalisé en utilisant l'un des agents dégageant du chlore suivant :

hypochlorite de sodium,

dichloro-isocyanurate de sel de sodium,

chlore actif (n'est plus en usage).

Le procédé le plus ancien est celui où l'on utilise de l'hypochlorite de sodium. Toutefois, étant donné que l'évolution du chlore actif est difficile à contrôler, les caractéristiques des fibres de laine peuvent être profondément modifiées en donnant également des résultats irréguliers. Le dichloro-isocyanurate est plus avantageux ici parce qu'il a la capacité de libérer graduellement le chlore, en réduisant ainsi le risque des dégâts aux fibres.

Le procédé avec le dichloro-isocyanurate (procédé Basolan sous licence BASF) consiste à imprégner la matière dans un bain (35°C) contenant l'oxydant, le sulfate de sodium et un produit auxiliaire (tensio-actif). Après 20 à 30 minutes, la matière est rincée, puis elle est soumise au traitement anti-chlore avec 2 à 3 % de bisulfite de sodium et rincée à nouveau.

Tous ces agents à base de chlore ont récemment fait l'objet de restrictions parce qu'ils réagissent avec des composants et des impuretés (solubles ou convertis en substances solubles) dans la laine pour former des composés de chlore organique absorbable (AOX).

Des traitements oxydants alternatifs ont, en conséquence, été développés. En particulier, le peroxysulfate, le permanganate, les enzymes et la décharge Corona ont été examinés. Toutefois, la seule alternative aux agents à base de chlore qui soit disponible aujourd'hui est le peroxysulfate.

Le procédé utilisant des composés de peroxysulfate est assez semblable au traitement par le chlore, mais il n'implique pas l'utilisation de chlore et ne génère pas de chloro-amines. La matière est traitée avec l'agent oxydant dans une solution acide à température ambiante jusqu'à ce que l'oxygène actif soit largement consommé.

Avec les agents à base de chlore tout comme avec le peroxysulfate, le sulfite de sodium est alors ajouté comme anti-oxydant à la même solution avec un pH légèrement alcalin. Il s'agit d'un post-traitement pour éviter les dommages et le jaunissement de la fibre de laine à un pH alcalin.

Les articles sont ensuite rincés. Si nécessaire, ils sont traités avec un polymère (voir les traitements à la résine ci-après).

Traitement avec des résines (procédés additifs)

Dans les procédés additifs, des polymères sont appliqués à la surface de la fibre dans le but de couvrir les écailles d'une "pellicule". Toutefois, ce traitement doit être considéré comme un pseudo procédé d'apprêt anti-feutrage, car ce n'est pas la tendance au feutrage qui s'en trouve réduite, mais simplement son effet.

Le polymère doit avoir une substantivité élevée pour la laine. Les polymères cationiques sont les mieux adaptés à ce traitement parce que, après le précédent pré-traitement, la surface de la laine devient anionique.

Dans certains cas, le polymère peut être suffisamment efficace par lui-même pour que le pré-traitement devienne inutile. Toutefois, la combinaison de procédés oxydants et additifs permet d'accroître la performance.

Traitements combinés : procédé Hercosett

Le procédé de combinaison le plus ancien est le dénommé procédé Hercosett (par C.S.I.R.O), qui consiste en un pré-traitement au chlore suivi par l'application d'une résine polyamide/épichlorydrine.

Alors que le procédé Hercosett peut être effectué en mode discontinu ou continu, c'est ce dernier qui prédomine à l'heure actuelle.

Le procédé continu comprend les phases suivantes (voir la figure 2.27) :

traitement au chlore en milieu acide (en utilisant du chlore gazeux ou de l'hypochlorite de sodium),

réduction du chlore en utilisant du sulfite dans le même bain,

rinçage,

neutralisation avec du carbonate de sodium,

rinçage,

application de résine,

application d'adoucissant,

séchage et polymérisation.

Figure 2.27 : Représentation schématique du procédé Hercosett
[7, UBA, 1994]

Le procédé Hercosett a été largement utilisé pendant des années comme apprêt anti-feutrage de la laine dans des supports différents (fibres en bourre, ruban de laine peignée, fil, tissu et tricot) en raison de son faible coût et de ses effets de haute qualité. Toutefois, l'effluent est fortement chargé en DCO et AOX. La formation d'AOX est attribuable non seulement à l'oxydant, mais également à la résine. En fait, la résine appliquée dans le procédé Hercosett est un polyamide cationique dont le procédé de fabrication implique l'usage d'épichlorhydrine qui est une autre source d'hydrocarbures chlorés dans l'effluent.

Des résines alternatives ont été développées sur la base de polyéthers, d'amino-polysiloxanes cationiques, de mélanges synergiques de polyuréthanes et de polydiméthylsiloxanes, mais elles ont toutes certaines limitations concernant leur applicabilité.

De nouveaux procédés ont également été développés, mais jusqu'à présent, les résultats obtenus avec le procédé Hercosett ne peuvent être concurrencés par aucune alternative et c'est pourquoi ce procédé a toujours la préférence, en particulier pour des traitements tels que l'apprêt anti-feutrage des rubans de laine peignée.

2.9.3 Questions environnementales

Parmi les procédés d'apprêt des textiles, les procédés chimiques sont ceux qui sont les plus importants du point de vue des émissions qu'ils génèrent. Comme en  teinture, les émissions sont fort différentes entre les procédés continus et discontinus. En conséquence, cette distinction sera faite au niveau des principales questions environnementales associées aux apprêts. Les traitements anti-feutrage représentent un type particulier d'apprêt tant en terme des techniques appliquées que des émissions. Les questions environnementales relatives à ce procédé ainsi que la description du procédé lui-même sont traitées à la section 2.9.2.8.

Questions environnementales associées aux procédés d'apprêt continus

A part quelques exceptions (par exemple, l'application d'agents ignifuges au phosphore organique), les procédés d'apprêt continus n'exigent pas d'opérations de lavage après polymérisation. Cela signifie que les émissions éventuelles en terme de pollution de l'eau sont limitées aux pertes de l'installation et à l'eau utilisée pour nettoyer tous les matériels. Dans un foulard traditionnel, les pertes potentielles à la fin de chaque lot sont :

la solution résiduaire dans le bac,

la solution résiduaire dans les canalisations,

les surplus dans la cuve de stockage des bains à partir de laquelle la formulation d'apprêt est envoyée vers les bacs de foulardage.

Normalement, ces pertes sont de l'ordre de 1 à 5 % sur la base de la quantité totale de solution consommée ; il est également de l'intérêt de l'ennoblisseur de ne pas déverser des produits auxiliaires coûteux. Toutefois, dans certains cas, chez les petits ennoblisseurs à façon, des pertes allant jusqu'à 35 %, voire 50 %, peuvent être observées. Cela dépend du système d'application (par exemple, la dimension du bac de foulardage) et de la taille des lots à traiter. A cet égard, avec les techniques d'application telles que la pulvérisation, la mousse et le léchage (dans une moindre mesure pour ce dernier due aux résidus importants dans l'installation), les pertes inhérentes à la technique utilisée sont beaucoup plus faibles en terme de volume (bien que plus concentrées en terme de substance active).

Les résidus des solutions concentrées sont réutilisés si les produits auxiliaires d'apprêt démontrent une stabilité suffisante ou sinon ils sont éliminés séparément comme résidus destinés à l'incinération. Toutefois, trop souvent ces solutions sont purgées et mélangées avec d'autres effluents.

Bien que les volumes en question soient assez réduits en comparaison avec le volume global d'eaux résiduaires produit par une usine textile, les niveaux de concentration sont très élevés avec des teneurs en substances actives de l'ordre de 5 à 25 % et une DCO de 10 à 200 g/litre. Dans le cas d'usines d'ennoblissement à façon travaillant principalement avec des lots réduits, les pertes de l'installation peuvent constituer une quantité considérable de la charge organique globale. En outre, de nombreuses substances sont difficilement biodégradables ou pas du tout biodégradables et sont parfois toxiques (par exemple, les biocides ont une DCO très faible, mais elles sont hautement toxiques).

La gamme de polluants que l'on peut trouver dans les eaux résiduaires varie largement selon le type d'apprêt appliqué. Les polluants et les préoccupations environnementales associées à l'utilisation des agents d'apprêt les plus courants sont traités à la section 8.8. En particulier, la libération des substances suivantes dans l'environnement est l'objet de préoccupations significatives :

dérivés de l'éthylène, de l'urée et de la mélamine sous leur "forme non réticulée" (agents de réticulation dans les apprêts easy care),

composés organiques organophosphorés et polybrominés (agents ignifuges),

polysiloxanes et dérivés (agents adoucissants),

phosphates d'alkyle et phosphates d'éther d'alkyle (agents antistatiques),

imperméabilisants fluorés.

Dans l'opération de séchage et de polymérisation, les émissions dans l'air se produisent en raison de la volatilité des substances actives elles-mêmes, ainsi que de celle de leurs constituants (par exemple, monomère, oligomère, impuretés et sous-produits de décomposition). En outre, les procédés en amont et les résidus d'agents de préparation sont sources d'émissions dans l'air (parfois accompagnées d'odeurs), (par exemple, des dioxines/furannes polychlorés peuvent provenir du traitement thermique des textiles qui ont été préalablement traités avec des véhiculeurs chlorés ou du perchloréthylène).

Les niveaux des émissions dépendent de la température de séchage et de polymérisation, de la quantité de substances volatiles dans le bain d'apprêt, du support et des réactifs potentiels dans la formulation. La gamme de polluants est très vaste et dépend des substances actives présentes dans la formulation et à nouveau des paramètres de polymérisation et de séchage. Dans la plupart des cas, cependant, les émissions produites par les simples composants des recettes d'apprêt sont additives. Il en résulte que la quantité totale des émissions organiques dans les rejets gazeux (carbone organique total et composés problématiques spécifiques, tels que substances toxiques et cancérigènes) peut être facilement calculée au moyen de facteurs d'émission donnés pour les recettes d'apprêt par les fabricants (voir également la section 4.3.2). Il convient de noter, toutefois, que l'Allemagne est le seul État membre où il existe un système développé selon lequel les fabricants fournissent à l'ennoblisseur de telles informations au sujet des produits fournis.

Un autre facteur important dont il faut tenir compte pour les émissions dans l'air est que les rames chauffées au gaz direct (méthane, propane, butane) peuvent produire d'importantes émissions (composés organiques non brûlés, CO, NOx, formaldéhyde). Des émissions, par exemple, de formaldéhyde jusqu'à 300 g/h (2 à 60 mg/m³) ont été observées dans certains cas et étaient attribuables à une combustion incomplète du gaz dans la rame [179, UBA, 2001] . En conséquence, il est évident - lorsque l'on parle d'émissions dans l'air - que l'avantage environnemental obtenu par l'usage de recettes d'apprêt sans formaldéhyde est totalement perdu si les brûleurs des rames sécheuses sont mal réglés et produisent de fortes émissions de formaldéhyde.

Les substances actives dans la plupart des agents d'apprêt courants et les éventuelles émissions dans l'air qui y sont associées sont traitées dans la section 8.8. En outre, une liste plus complète des polluants qui peuvent se trouver dans les rejets gazeux issus des traitements thermiques, en général, figure à la section 12.

Questions environnementales associées aux procédés discontinus

L'application d'apprêts fonctionnels dans une solution en plein bain au moyen de procédés discontinus est principalement utilisée dans l'apprêt des fils et en particulier dans l'industrie des fils de tapis de laine. Etant donné que les apprêts fonctionnels sont généralement appliqués soit dans des bains de teinture soit dans des bains de rinçage après teinture, cette opération n'implique pas une consommation d'eau supplémentaire pour la teinture. En ce qui concerne les émissions dans l'eau qui en résultent, comme pour la teinture par lot, l'efficacité du transfert de la substance active de la solution à la fibre constitue le facteur clé qui influence les charges d'émission. L'efficacité dépend du rapport de bain et de nombreux autres paramètres tels que le pH, la température et le type d'émulsion (micro-émulsion ou macro-émulsion). L'optimisation de l'efficacité est particulièrement importante lorsque des biocides sont appliqués pour l'apprêt antimite. Etant donné que les agents antimites ne sont pas solubles dans l'eau, ils sont appliqués à partir d'émulsions. La capacité de mise en solution et le pH sont deux points critiques pour l'application des agents antimites (pour optimiser le procédé, la substance active est appliquée à partir de micro-émulsions et à un pH acide). Il convient de noter que dans ce cas, les agents antimites sont dosés sur la base du poids de la fibre et non sur le volume du bain (en g/litre).

Les polluants que l'on peut rencontrer dans les eaux résiduaires varient selon les agents d'apprêt appliqués ; la section 8.8 donne de plus amples détails à ce sujet. Les questions principales qui ressortent sont l'application des agents antimites (émissions de biocides) et le faible niveau d'épuisement des adoucissants (émissions de substances difficilement biodégradables).

2.9 Apprêts (Apprêt fonctionnel)

2.10 Enduction et contrecollage

2.10.1 Procédés d'enduction et de contrecollage

Habituellement, les textiles enduits et contrecollés se composent d’un support textile - un tissu, un tricot ou un non-tissé - combiné à une pellicule flexible mince de substances naturelles ou synthétiques à base de polymères.

Un textile enduit consiste en un support textile sur lequel le polymère est directement appliqué sous forme de liquide visqueux. L'épaisseur de la pellicule est contrôlée via une application au moyen d'une lame ou d'une ouverture analogue.

Un textile contrecollé consiste en un ou plusieurs supports textiles qui sont combinés à une pellicule ou une membrane de polymère préparée à l'avance. L’adhérence est réalisée au moyen d'adhésifs ou de chaleur et de pression.

Les techniques de base pour les textiles enduits/contrecollés exigent les conditions suivantes :

l'étoffe à enduire/contrecoller est fournie au large sur un rouleau,

l'étoffe est alimentée sous un contrôle minutieux de la tension vers la zone de chauffage de l'enduction ou du contrecollage,

après application des produits auxiliaires d'enduction, le tissu passe dans un four pour polymériser le composite et éliminer les solvants volatils avant refroidissement et enroulement.

Dans l'industrie textile, le contrecollage des mousses à la flamme est une technique largement utilisée, une feuille de mousse thermoplastique fine préparée à l'avance est exposée à la large fente d'un brûleur à flamme situé avant les rouleaux de contrecollage. Aucun four de séchage ou de polymérisation n'est nécessaire pour ce procédé. Les émissions produites dans l'air pendant ce traitement sont fortement irritantes et peuvent provoquer des réactions allergiques chez les personnes sensibles.

Les composés et produits auxiliaires d'enduction font l'objet d'une description à la section 8.9.

2.10.2 Questions environnementales

Les principales préoccupations environnementales concernant les opérations d'enduction/contrecollage ont trait aux émissions dans l'air découlant des solvants, additifs et sous-produits contenus dans les formulations des composés d'enduction. Une distinction doit donc être faite entre les divers produits disponibles (les informations qui suivent ont été extraites de [179, UBA, 2001] ).

Poudres d'enduction

Le potentiel d'émissions des poudres d'enduction est, dans la plupart des cas, négligeable à l'exception du polyamide 6 et de ses copolymères (le monomère résiduel e-caprolactam se dégage aux températures normales du procédé). Dans certains cas, des adoucissants (souvent des phtalates) peuvent se rencontrer dans les émissions.

Pâtes d'enduction

Les émissions à partir de pâtes d'enduction proviennent principalement des additifs (sauf dans le cas du polyamide 6 mentionné ci-dessus). Ce sont principalement des :

alcools gras, acides gras, amines gras, provenant de tensio-actifs,

glycols provenant d'émulsifiants,

alkyl phénols provenant de dispersants,

glycol, hydrocarbures aliphatiques, N-méthylpyrrolidone des agents hydrotropiques,

hydrocarbures aliphatiques, acides gras/sels, ammoniaque provenant des agents moussants,

phtalates, sulfonamides /esters des adoucissants/plastifiants,

acide acrylique, acrylates, ammoniaque, hydrocarbures aliphatiques provenant des épaississants.

Dispersions de polymères (formulations aqueuses)

Le potentiel d'émissions des dispersions de polymères est relativement faible par rapport aux pâtes d'enduction. Les composants qui sont responsables des émissions dans l'air sont les dispersants, les composants résiduaires de la polymérisation (en particulier, le t-butanol utilisé comme catalyseur dans les réactions de polymérisation radicalement initialisées) et les monomères découlant de la réaction incomplète pendant la polymérisation. Ces derniers sont particulièrement importants en ce qui concerne les nuisances dans l'air ambiant du lieu de travail et des odeurs. Ils incluent :

les acrylates tels que l'acide acrylique, l'acrylate de butyle, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthylhexyle et l'acétate de vinyle,

les monomères cancérigènes tels que l'acrylonitrile, le chlorure de vinyle, l'acrylamide, le 1,3-butadiène et le cyclohexène de vinyle.

Le cyclohexène de vinyle n'est pas souvent identifié dans les rejets gazeux. Toutefois, il se forme toujours (2 + 2 produits de cyclo-addition) si l'on utilise du 1,3-butadiène.

L'acrylamide dans les rejets gazeux est souvent lié aux émissions de formaldéhyde (produits de réaction du méthylol-acrylamide).

Résines de mélamine

Les résines de mélamine sont couramment utilisées. Elles sont produites par réaction de la mélamine, du formaldéhyde et l'éthérification ultérieure avec la plupart du temps du méthanol en milieu aqueux. Les produits peuvent contenir des quantités considérables de formaldéhyde libre et de méthanol. Pendant leur application, la réaction de réticulation de la résine avec elle-même ou avec le tissu (par exemple, le coton) est initiée par un catalyseur acide et/ou la température en libérant des quantités stœchiométriques de méthanol et de formaldéhyde.

Dispersions de polymères (formulations à base de solvants organiques)

L'enduction en phase solvant n'est pas courante dans l'industrie de finition des textiles. Quand cette technique est appliquée, un matériel de traitement des rejets gazeux incluant une oxydation thermique ou l'adsorption sur charbon actif, est généralement installé.

2.11 Enduction d'envers des tapis

Le procédé d'enduction d'envers constitue une phase importante de la production puisqu’il permet d’améliorer la stabilité des revêtements de sol textiles. En outre, l'enduction d'envers peut aussi avoir une influence positive sur les propriétés comme l'insonorisation, la résilience et l'isolation thermique.

On peut distinguer les types suivants d'enduction :

pré-enduction,

enduction de mousse,

enduction d'envers du textile,

enduction lourde,

renfort, consolidation,

apprêt envers.

Pré-enduction

Une caractéristique courante des tapis tuftés réside dans le fait qu'ils sont pré-enduits après formation du tuft pour ancrer en permanence les boucles aiguilletées du poil dans la couche porteuse (figure 2.28). La matière de pré-enduction utilisée se compose de :

latex xSBR qui est une dispersion contenant un copolymère produit à partir de styrène, butadiène et acide carbonique,

charges,

eau,

additifs (par exemple, épaississants, anti-mousse, stabilisateurs de mousse, etc.).

Figure 2.28 : Tapis tufté pré-enduit
[63, GuT/ ECA, 2000]

Le pré-enduit peut être appliqué :

non moussé au moyen d'un rouleau lécheur (figure 2.29),

sous forme de mousse au moyen de la technique de la racle (figure 2.30).

Figure 2.29 : Application de pré-enduction par léchage
[63, GuT/ ECA, 2000]

Figure 2.30 : Application de pré-enduction par la technique de la racle
[63, GuT/ ECA, 2000]

Au cours de la phase suivante de séchage, grâce à la formation de liens d'hydrogène, les chaînes de polymère sont mises en réseau en trois dimensions et une couche plastique élastique se forme.

Enduction de mousse SBR (caoutchouc Styrène Butadiène)

Les méthodes d'enduction de mousse consistent en l'application d'une couche de mousse sur un tapis pré-enduit, comme l'indique la figure suivante :

Figure 2.31 : Tapis tufté à enduction de mousse

Le finissage est réalisé en deux phases : application de la mousse et solidification de la mousse par séchage. Le "treillis" est moussé à l'air et ensuite appliqué au moyen d'une racle sur le tapis pré-enduit.

La mousse SBR doit être stabilisée jusqu'à ce qu'elle se solidifie dans un four à vulcanisation. Pour cette stabilisation, on utilise deux méthodes :

le procédé sans gel qui utilise des tensio-actifs comme stabilisateurs de la mousse,

le procédé avec gel qui utilise l'acétate d'ammonium (système de gel AA) ou le fluorure de silicium (système de gel SF) comme agents de gélification.

Le procédé global est schématisé à la figure 2.32.

Matière première  
Stabilisation de la mousse

produit final

(avec pré-enduction)
Application de mousse  SBR
procédé avec gel (Gel)

acétate d'ammonium (AA)                  

fluorosilicate de sodium (SSF)

vulcanisation et séchage

procédé sans gel (SANS Gel)

addition de substances à surfaces actives

Figure 2.32 : Représentation du procédé d'enduction moussé SBR
[63, GuT/ ECA, 2000]

La mousse se compose :

de la dispersion colloïdale de SBR,

d'une pâte qui contient un certain nombre d'additifs actifs,

des charges inactives (principalement de la craie qui est ajoutée à la pâte déjà mélangée),

d'eau,

d'épaississants (par exemple, alcool de polyvinyle, cellulose de méthyle, polyacrylates),

de colorants et pigments,

d’antioxydants et de stabilisateurs d'ozone.

Certains des composants actifs de la pâte sont responsables de l'impact environnemental de cette méthode d'enduction. Afin de mieux identifier les sources d'émission, elles peuvent être divisées comme suit :

Additifs de polymérisation :

Observations

Stabilisateurs de mousse

Agents de réticulation

Habituellement du soufre, mais aussi des peroxydes

Accélérateur de vulcanisation

Mercaptobenzothiazoles (c'est-à-dire mercaptobenzothiazole de zinc)

Dithiocarbamates, tels que diéthyldithiocarbamate de zinc ou dibenzyldithiocarbamate de zinc ou dibutyldithiocarbamate de zinc (le plus couramment utilisé)

Activateurs

Habituellement, une combinaison de ZnO et d'acide stéarique (une source indique que le ZnO n'est pas nécessaire pour les applications sans gel et certaines applications SF) [281, Belgique, 2002] )

Additifs de procédé :

Observations

- Agents moussants et stabilisateurs

Tensio-actifs

- Agent de gélification

par exemple, acétate d'ammonium (système de gel AA) ou fluorure de silicium (système de gel SF)

- Substances hydrophobes pour améliorer la surface de mousse et les propriétés hydrofuges

Dispersions de paraffine et émulsions de silicone

- Agents complexants pour chélater les ions métalliques (ils agissent comme catalyseurs pour le vieillissement de la couche de mousse)

par exemple, EDTA, DTPA, poly-phosphates

- Antioxydants

- Epaississants

Polymères organiques à base de polyacrylates et de cellulose (par exemple, CMC)

Additifs fonctionnels :

Stabilisateurs d'UV,

Agents antistatiques,

Agents ignifuges (par exemple, Al₂O₃).

Enduction de mousse de polyuréthanne (PU)

L'enduction de mousse peut également être à base de polyuréthanne. Le procédé d'enduction de polyuréthanne de ICI est celui qui est le plus couramment utilisé. Le tapis est préparé à la vapeur et passe ensuite dans une chambre de pulvérisation où les composants du polyuréthanne (diisocyanate et un alcool) sont pulvérisés. Le CO₂ produit pendant la réaction chimique est capturé dans la mousse. L'enduction est renforcée par chauffage infrarouge puis passage dans un four. Le procédé est représenté schématiquement dans le diagramme suivant :

Figure 2.33 : Enduction de mousse de polyuréthanne (PU)
[63, GuT/ ECA, 2000]

Enduction d'envers de textile

L'enduction d'envers de textile consiste en une application d'une étoffe textile sur le tapis pré-enduit. La liaison entre le tapis et le support textile s'obtient par l'application d'une couche :

de colle appliquée par contrecollage,

ou de colle fusible.

Figure 2.34 : Enduction d'envers de textile
[63, GuT/ ECA, 2000]

Colle appliquée par contrecollage

Dans ce procédé, un latex x-SBR est appliqué au tapis par léchage. Après l'application du tissu textile, l'armature finale de latex est assurée par un traitement thermique (figure 2.35). La composition du latex est analogue à celle du latex utilisé pour la pré-enduction avec une plus grande proportion de dispersion de polymère afin de permettre une plus grande adhérence.

Figure 2.35 : Enduction d'envers textile par le procédé de colle appliquée par contrecollage
[63, GuT/ ECA, 2000]

Colle fusible

Ce système utilise des polymères thermoplastiques (principalement polyéthylène) qui sont fusibles sous l'effet de la chaleur. Dans le contrecollage à la poudre (et en particulier, dans le contrecollage par dissipation de la poudre), la poudre de polyéthylène est saupoudrée de façon uniforme sur l'envers du tapis. Ensuite, le polymère est fondu dans un champ infrarouge. Au cours de la phase suivante, l'étoffe est pressée à la colle de fusion. Grâce à un refroidissement ultérieur, la colle de fusion se lie de façon permanente entre le textile et la face inférieure du tapis. Le procédé est représenté à la figure 2.36.

Figure 2.36 : Enduction d'envers de textile au moyen de contrecollage à la poudre (colle fusible)
[63, GuT/ ECA, 2000]

Un autre procédé d'enduction d'envers de textile au moyen de colle fusible est le procédé appelé AdBac. Dans ce cas, le tapis est construit en utilisant un textile primaire (couche porteuse) avec des additifs à point bas de fusion. Au cours de la phase suivante, le textile secondaire (dont le point de fusion est également bas) est amené en contact avec l'envers du tapis avant que celui-ci n'entre dans la zone de chauffage. La température plus élevée fait fondre les étoffes qui sont alors collées ensemble par des rouleaux pinceurs à la sortie de la zone de chauffage. Le tapis est ensuite refroidi. Un schéma de tapis produit selon le procédé AdBac apparaît à la figure 2.37.

Figure 2.37 : Tapis fabriqué selon le procédé AdBac
[63, GuT/ ECA, 2000]

Enduction lourde

L'enduction lourde est principalement utilisée pour l'enduction de dalles de moquette autobloquantes (SL). Le procédé d'enduction consiste en l'application du matériau d'enduction par léchage ou à l'aide d'une racle et consolidation ultérieure. Dans la plupart des cas, le matériau d'enduction est appliqué par couches (technique à deux couches). Après la première couche qui peut également servir de couche de pré-enduction, un voile de fibre de verre peut être ajouté. La deuxième application d'enduction vient ensuite. Les matériaux d'enduction suivants sont utilisés :

APO (abréviation pour "polyoléfine atactique"),

bitume (enrichi avec des additifs organiques et inorganiques),

PVC (chlorure de polyvinyle),

EVA (éthylène - acétate de vinyle).

Le principe du procédé est schématisé à la figure 2.38.

Figure 2.38 : Représentation du procédé d'enduction lourde
[63, GuT/ ECA, 2000]

2.12 Lavage

2.12.1  Lavage en milieu aqueux

Dans le lavage, les facteurs importants sont :

les caractéristiques de l'eau,

le choix des savons et détergents,

l'action hydromécanique,

la température et le pH,

la phase de rinçage.

On effectue normalement le lavage à l'eau chaude (40 à 100 ºC) en présence d'agent mouillant et de détergent. Le détergent émulsifie les huiles minérales et disperse les pigments non dissous. Le choix des tensio-actifs peut varier selon le type de fibre. On utilise couramment des mélanges de tensio-actifs anioniques et non ioniques. Un facteur important dans le choix d'un tensio-actif réside dans son efficacité dans des conditions fortement alcalines.

Le lavage implique toujours une phase finale de rinçage afin d'éliminer les impuretés émulsifiées.

Le lavage du tissu peut se faire en boyau ou au large et tant à la continu qu’en discontinu. La technique la plus couramment utilisée est à la continu au large.

2.12.2  Lavage en milieu solvant

Le lavage industriel avec un solvant est parfois nécessaire, en particulier pour les étoffes délicates. Dans ce cas, les impuretés sont éliminées par le solvant, habituellement du perchloroéthylène. Au cours de la même phase, on peut également effectuer des traitements adoucissants. Dans ce cas, on ajoute au solvant de l'eau et des produits chimiques à base de tensio-actif.

Le lavage en milieu solvant peut être effectué à la continu au large (pour les tissus ou tricots) ou en discontinu pour les fils ou les étoffes en boyau (en général, les tricots).

Les installations de lavage en milieu solvant disposent d’un système intégré de traitement et récupération qui purifie le solvant par distillation et le réutilise pour le procédé de lavage suivant. Les boues résiduaires issues de la distillation doivent être traitées comme déchets dangereux en cas de forte concentration de solvant.

Après distillation, le solvant doit être refroidi avant réutilisation et, par conséquent, de grandes quantités d'eau de refroidissement sont nécessaires. Cette eau n'est jamais polluée par le solvant et elle peut, par conséquent, être réutilisée. Dans les usines qui possèdent des installations de lavage tant au solvant qu'à l'eau, on peut utiliser l'eau chaude de l'installation de refroidissement pour les traitements de lavage à l'eau, ce qui permet des économies d'eau et d'énergie. Dans de nombreux cas, toutefois, cette eau n'est pas réutilisée et est évacuée en même temps que les autres effluents.

On élimine le solvant par circulation d’air à travers la matière en travaillant en circuit d’air ouvert ou fermé.

Dans les machines à circuit ouvert, lorsque le cycle de lavage est terminé, de grandes quantités d'air sont chauffées dans un échangeur thermique à vapeur et introduites dans la machine afin d'évaporer le solvant organique. Ce procédé se poursuit jusqu'à ce que le solvant soit presque complètement éliminé des étoffes propres. L'air saturé en solvant est ensuite envoyé à un système centralisé de filtrage à charbon actif. Les filtres exigent des régénérations régulières afin d'assurer un rendement optimal de nettoyage. La plupart des filtres récents permettent un rejet dans l'atmosphère inférieur à 3 à 4 mg/m³.

Dans les machines à circuit fermé, le volume d'air utilisé pour le séchage, au lieu d'être filtré et libéré dans l'atmosphère, est traité par un refroidisseur ce qui permet de récupérer le solvant condensé et de le recycler en interne. Lorsque le solvant a été éliminé de l'air et récupéré, l'air pauvre en solvant est chauffé par un échangeur thermique et ensuite réintroduit à l'intérieur de la machine. Le solvant récupéré est envoyé vers une installation centralisée où il est distillé et purifié. Les machines à circuit fermé n'exigent pas de filtre à charbon actif.

En dehors des émissions d'air précitées dans les machines à circuit ouvert, les émissions éventuelles pendant les opérations de lavage peuvent provenir de pertes du système (qui peuvent être éliminées ou réduites en assurant l'étanchéité des machines) et du solvant restant sur l'étoffe séchée qui sera finalement libéré dans l'atmosphère. La plupart des machines récentes possèdent un système de contrôle intégré qui rend impossible l'ouverture de la trappe de la machine si la concentration de solvant dans la machine est supérieure aux valeurs établies par les réglementations nationales.

D'autres sources potentielles d'émissions proviennent du solvant contenu dans les boues résiduaires et les filtres à charbon actif.

Les figures 2.39, 2.40 et 2.41 montrent les circuits d'air et de solvant dans les machines à laver au solvant en boucle ouverte et boucle fermée (le circuit du solvant est toujours un circuit fermé).

Figure 2.39 : Lavage au solvant : représentation du circuit de solvant
[66, CRIT, 1999]

Figure 2.40 : Lavage au solvant : représentation du circuit d'air dans une machine à laver à boucle ouverte
[66, CRIT, 1999] révisé par [318, Sperotto Rimar, 2002]

Figure 2.41 : Lavage au solvant : représentation du circuit d'air dans une machine à laver à boucle fermée
[66, CRIT, 1999] révisé par [318, Sperotto Rimar, 2002]

2.12 Lavage

2.13 Séchage

Le séchage est nécessaire pour éliminer ou réduire la teneur en eau des fibres, fils et étoffes à la suite de traitements au mouillé. Le séchage, en particulier par évaporation de l'eau, est une étape à forte consommation d'énergie (bien que la consommation globale puisse être réduite en prenant des mesures de récupération de la chaleur).

Les techniques de séchage sont mécaniques ou thermiques. Les procédés mécaniques sont en général utilisés pour éliminer l'eau qui est mécaniquement liée à la fibre. Leur but est d'améliorer l'efficacité de la phase suivante. Les procédés thermiques consistent à chauffer l'eau et à la convertir en vapeur. La chaleur peut être transférée par :

convection,

radiation infrarouge,

contact direct (conduction),

haute fréquence.

En général, on n'effectue pas le séchage dans une seule machine, et normalement ce séchage implique au minimum deux techniques différentes.

2.13.1 Séchage de fibres en bourre

La teneur en eau de la fibre est initialement réduite, soit par centrifugation, soit par exprimage avant séchage par évaporation.

2.13.1.1 Centrifugation

La centrifugeuse textile est une version plus robuste de l'essoreuse rotative domestique qui nous est familière et fonctionne normalement par lot, bien qu'on utilise des machines en mesure de fonctionner en continu dans de très grandes installations.

Lorsque l'on utilise des essoreuses traditionnelles par lot, la fibre est déchargée de la machine de teinture dans des sacs de tissu spécialement conçus qui permettent le chargement direct par un palan de la machine centrifuge. Un cycle d'extraction de 3 à 5 minutes réduit l'humidité résiduelle à environ 1 l/kg de fibre sèche (dans le cas de la laine).

2.13.1.2 Exprimage

On pourra utiliser des foulards pneumatiques pour réduire la teneur en eau des fibres en bourre teintes. De tels matériels sont souvent associés à une trémie d'ouverture des fibres conçue pour fragmenter les paquets de fibres teintes et présenter les fibres au séchoir continu sous forme d'une nappe régulière. L’exprimage n'est jamais aussi efficace que l'extraction centrifuge.

2.13.1.3 Séchage par évaporation

Tous les séchoirs par évaporation à l'air chaud sont de conception quasiment identique : ils se composent de plusieurs compartiments à travers lesquels l'air chaud circule sous l'action d'un ventilateur. Les compartiments consécutifs fonctionnent à des températures différentes, les fibres passant du compartiment le plus chaud à des compartiments de plus en plus froids. Les fibres peuvent être transportées sur une grille ou une bande transporteuse ou passer sur une série de "tambours aspirants". Des séchoirs haute performance ont été développés avec bandes transporteuses en acier perforé qui égalisent la chute de pression de l'air à travers la nappe de fibres. Cette conception assure un séchage plus uniforme et réduit les besoins en énergie thermique.

Tandis que la plupart des séchoirs sont chauffés à la vapeur, un certain nombre de fabricants proposent des séchoirs haute fréquence. La fibre est transportée par un tapis de polypropylène perforé à travers un champ haute fréquence et le flux d'air est assuré par un ventilateur. Dans ces machines, la fibre n'est pas soumise à des températures élevées et la teneur en humidité du textile séché peut être contrôlée très précisément.

Les séchoirs haute fréquence sont censés, selon les rapports, être plus économes en énergie que les séchoirs à compartiments chauffés à la vapeur. Toutefois, l'efficacité plus élevée n'est pas toujours acquise, si on effectue une analyse plus globale en comparant l'énergie primaire exigée pour la production de l'énergie électrique et le méthane consommé pour la production d'énergie thermique. On utilise des séchoirs haute fréquence principalement quand le coût de l'électricité est faible.

2.13.2 Séchage en écheveaux

2.13.2.1 Centrifugation

Les écheveaux essorés sortant de la machine de teinture peuvent contenir (dans le cas de la laine) jusqu'à 0,75 kg d'eau par kilogramme de fibre sèche (ou plus encore selon les propriétés hydrophiles de la fibre). On réduit normalement la teneur en humidité par centrifugation avant séchage par évaporation en utilisant des matériels identiques à ceux décrits ci-dessus pour les fibres en bourre. Le fil est déchargé de la machine de teinture dans des sacs en tissu dans des chariots afin de faciliter le chargement direct par palan de la centrifugeuse. La centrifugation réduit la teneur en humidité à environ 0,4 litres/kg de poids sec.

2.13.2.2 Séchage par évaporation

Les séchoirs consistent en un certain nombre de compartiments chauffés avec circulation d'air par ventilation, à travers lesquels passent les écheveaux suspendus à des crochets ou des tringles ou soutenus sur une bande transporteuse.

Les dimensions des écheveaux utilisés dans le procédé des fils pour tapis exigent un passage lent à travers le séchoir afin d'assurer une teneur en humidité finale homogène et il n'est pas inhabituel de rencontrer des temps de séjour allant jusqu'à 4 heures. La température de l'air est maintenue au-dessous de 120°C afin d'empêcher le jaunissement (la laine jaunit au-dessus de la température d'ébullition de l’eau).

Un traitement en continu est toujours possible. L'apport thermique est normalement fourni par un échangeur et de nombreux matériels incorporent des échangeurs air/air à la sortie du séchoir afin de récupérer la chaleur.

On trouvera plus rarement, un séchage des écheveaux en chambre de déshumidification. L'eau est récupérée par condensation en utilisant un matériel de déshumidification traditionnel. En comparaison avec les séchoirs par évaporation, le temps de séjour du fil est plutôt supérieur, mais la consommation d'énergie est plus faible.

2.13.3 Séchage des bobines de fil

La teneur en humidité des bobines teintes est réduite au départ par centrifugation. On utilise pour cela des centrifugeuses spécialement conçues et compatibles avec le matériel de teinture et de transport des bobines.

Traditionnellement, les bobines étaient séchées en armoire, de très longs temps de séjour étant nécessaires pour assurer un séchage homogène de la bobine. On utilise aujourd'hui deux méthodes, le séchage rapide à l'air (forcé) et le séchage haute fréquence, ce dernier étant parfois combiné avec une extraction initiale sous vide. Les séchoirs à air forcé fonctionnent généralement par circulation d'air chaud depuis l'intérieur de la bobine vers l'extérieur à une température de 100 ºC, suivie d’un conditionnement au cours duquel l'humidité résiduelle restante est redistribuée dans un courant d'air allant de l'extérieur vers l'intérieur de la bobine. Les séchoirs haute fréquence fonctionnent avec un tapis et sont peut-être plus souples que les matériels mentionnés ci-dessus. On peut utiliser des températures plus basses et l'efficacité énergétique est censée être élevée (les observations formulées pour le séchage par évaporation des fibres en bourre s'appliquent également dans ce cas).

2.13.4 Séchage des étoffes

Le séchage des étoffes implique habituellement deux phases : la première a pour but d'éliminer l'eau qui est liée mécaniquement aux fibres tandis que la seconde est nécessaire pour sécher complètement l'étoffe.

2.13.4.1 Essorage par exprimage

L'étoffe est exprimée au moyen d'un foulard à travers deux ou trois rouleaux recouverts de caoutchouc. Ce procédé ne s'applique pas aux étoffes délicates.

2.13.4.2 Essorage par aspiration

L'étoffe est transportée à plat sur un "tambour aspirant" qui est relié à une pompe. L'air extérieur est aspiré à travers l'étoffe et, de ce fait, élimine l'excédent d'eau. L'humidité résiduelle qui en résulte est encore d'environ 90 %.

2.13.4.3 Centrifugeuse

La conception de cette machine est analogue à celle décrite plus haut pour l'essorage des fils et des fibres en bourre. Avec les tissus lourds, on pourra utiliser une machine à axe horizontal.

C'est la méthode la plus efficace d'élimination mécanique de l'eau, mais elle ne peut pas s'appliquer aux tissus délicats qui ont tendance à prendre des plis permanents.

2.13.4.4 Rame

On utilise cette machine pour le séchage total des étoffes. L'étoffe traverse la machine au large. Un courant d'air chaud traverse l'étoffe ce qui entraîne l'évaporation de l'eau.

L'étoffe est entraînée par des chaînes sans fin parallèles. Elle est tenue par des picots ou des pinces et n'est pas tendue afin de permettre son retrait pendant le séchage.

Les modèles de rames les plus courants sont horizontaux et à étages, mais il existe de nombreux nouveaux modèles. Dans la rame d'étirage horizontale, l'étoffe entre mouillée d'un côté et sort sèche de l'autre. Dans une rame à étages, elle entre et sort du même côté. Tandis que dans la première machine, l'étoffe se déplace horizontalement sans changement de direction, dans la seconde, elle est déviée plusieurs fois ce qui fait que ce matériel est inadapté aux tissus délicats. Par ailleurs, les rames d'étirage horizontales occupent plus d'espace et sont moins efficaces (en termes de consommation d'énergie).

2.13.4.5 Séchoir Hot-flue

Cette machine se compose d'une enceinte métallique dans laquelle l'étoffe, au large, est guidée par des rouleaux. L’enceinte peut contenir environ 250 m d'étoffe. L'air interne est chauffé au moyen d'échangeurs thermiques, et ventilé.

2.13.4.6 Séchoir par contact (cylindre chauffé)

Dans ce type de machine, l'étoffe est séchée par contact direct avec une surface chaude. L'étoffe est entraînée longitudinalement sur la surface d'un ensemble de cylindres métalliques. Les cylindres sont chauffés à la vapeur ou au moyen d’une rampe de brûleurs chauffant directement la paroi interne.

2.13.4.7 Séchoir à tapis

L'étoffe est transportée entre deux tapis à travers un ensemble de modules de séchage. A l'intérieur de chaque module, l'étoffe est séchée au moyen d'un courant d'air chaud.

On utilise normalement ce matériel pour les opérations de finissage combinées des tissus ou des tricots lorsqu'on a besoin, en même temps que le séchage, d'un effet de rétrécissement afin de donner à l'étoffe un toucher doux et une bonne stabilité dimensionnelle.

2.13.4.8 Séchoir Airo

Cette machine peut être utilisée pour les opérations de lavage, adoucissage et séchage de tissus et tricots sous forme de boyau.

Pendant la phase de séchage, l'étoffe sous forme de boyau circule dans la machine entraînée par un courant d'air hautement turbulent. Par conséquent, l'eau est en partie extraite mécaniquement et en partie évaporée.

Grâce à la conception particulière de cette machine, il est possible d'effectuer dans la même machine des traitements au mouillé tels que le lavage. Dans ce cas, le fond de la machine est rempli d'eau et des produits chimiques nécessaires. A chaque passage, l'étoffe est imprégnée et exprimée.

La capacité de cette machine est déterminée par le nombre de canaux (de 2 à 4).

2.14 Catégories d'industries textiles

Jusqu'ici, ce chapitre donnait une description des procédés de l'industrie des textiles relevant du domaine d'application de ce document. Les informations fournies ont été structurées par type de fibre, de façon à pouvoir expliquer les problèmes posés par le comportement physique et chimique de la fibre. D'un point de vue pratique, toutefois, une subdivision des activités de l'industrie textile en sous-secteurs fondés sur le type de fibre n'offre qu'une vision très limitée.

En pratique, les usines d'ennoblissement se spécialisent par types de fabrication ou de produits (par exemple, fils, tissu, tapis, etc.) en fonction des équipements spécifiques utilisés créant ainsi des secteurs d'activité standards. Cette spécialisation ne s'applique pas de la même façon selon la nature des fibres, bien que, par le passé, la prédominance des fibres naturelles ait rendu possible l'identification de secteurs distincts (principalement, coton et laine). A l'heure actuelle, la prolifération des fibres synthétiques implique que les ennoblisseurs traitent presque toujours une grande variété de fibres, même si un type domine à l'intérieur d'une usine donnée (par exemple, laine, coton, etc.).

Afin de faciliter l'application du présent BREF, le reste de ce chapitre donne par conséquent des informations pratiques sur les principales catégories d'usines que l'on trouve actuellement dans ce secteur (les usines intégrées doivent être considérées comme une combinaison de ces catégories principales).

La liste ci-dessous des catégories d'usines correspond également à la présentation du chapitre 3 sur les niveaux d'émissions et de consommations.

Usines de lavage de laine

Usines d'ennoblissement de fil et/ou de floc

majoritairement matière en bourre : viscose, polyester, acrylique et/ou coton

majoritairement fil de laine ou matière en bourre ou rubans de laine peignée

majoritairement fils de coton

majoritairement fils de polyester

majoritairement fils de laine, acrylique et/ ou viscose

Usines d'ennoblissement de tricots

majoritairement coton

majoritairement coton avec une proportion significative d'impression

majoritairement fibres synthétiques

majoritairement laine

Usines d'ennoblissement de tissus

majoritairement coton et /ou viscose

majoritairement coton et/ou viscose avec une proportion significative d'impression

majoritairement laine

majoritairement polyamide

Industrie du tapis

usines de teinture de fibres en bourre/fil de tapis en laine et mélanges de laine

usines de teinture et d'impression de tapis en pièce

entreprises intégrées de fabrication de tapis.

L'industrie du tapis est classée dans un groupe séparé par rapport aux autres usines d'ennoblissement. Ceci est légèrement incohérent par rapport au système de classement adopté (basé sur les opérations de traitement) dans lequel une catégorie d'entreprises d'ennoblissement de fils majoritairement en laine est déjà identifiée dans la liste sous le titre "Usines d'ennoblissement de fils". Toutefois, les tapis en tant que produits finis impliquent des exigences spécifiques et les entreprises ont tendance à se spécialiser dans des traitements qui ne conviennent qu'au secteur du tapis.

2.14.1  Usines de lavage de la laine

La laine traitée en Europe est surtout importée. La plus grande partie de la laine produite en Europe est, en fait, de la laine grossière qui est adaptée à la fabrication des tapis, et non à la confection. La laine de mérinos (laine fine) est, par conséquent, importée principalement d'Australie, de Nouvelle-Zélande, d'Afrique du Sud, d'Argentine, d'Uruguay et du Brésil.

L'organisation du secteur du lavage de la laine reflète les deux principaux systèmes de traitement : le système de laine cardée et le système de laine peignée. Les laveurs ont tendance à se spécialiser dans l'un ou l'autre. Les laveurs de laine cardée normalement ne font que laver la laine (parfois, ils peuvent la mélanger avant de l'expédier au client). Les laveurs de laine peignée habituellement lavent, cardent et peignent la laine, produisant ainsi un ruban de fibres parallèles, appelé ruban de laine peignée. En raison de cette différence, les entreprises de lavage de laine peignée sont également appelées peignages.

En Europe, des quantités importantes de laine sont également obtenues à partir de peaux d'animaux abattus selon un procédé appelé délainage au cours duquel les peaux sont traitées chimiquement ou biochimiquement pour relâcher les racines de la laine de façon à ce que la laine puisse être rapidement séparée des peaux.

Le procédé de lavage est habituellement le seul procédé au mouillé effectué dans les usines de lavage et il a déjà fait l'objet d'une description détaillée à la section 2.3.1.1.

La plupart des laveurs possèdent sur place une installation de traitement des eaux résiduaires pour traiter leurs effluents. La plupart évacuent leurs effluents traités dans les égouts, mais il existe des laveurs qui les évacuent directement dans les eaux de surface. Ceux qui appartiennent à cette dernière catégorie doivent respecter des normes plus sévères pour traiter leurs effluents. Parmi les laveurs qui évacuent leurs effluents dans les égouts, certains ne traitent que les effluents fortement contaminés provenant de la section de lavage et évacuent les eaux de rinçage sans traitement; d'autres mélangent les deux flux avant traitement.

En termes généraux, les laveurs utilisent cinq principaux procédés de traitement des effluents :

coagulation/floculation ;

évaporation (parfois combinée en final avec l'incinération et le recyclage de l'eau) ;

filtration par membrane ;

traitement biologique anaérobie/aérobie

épandage sur le sol ou lagunage (après séparation de la graisse dans les zones de production intensive de laine).

Certains laveurs combinent les procédés ci-dessus. Ni l'effluent fortement contaminé de la section de lavage ni les effluents mélangés du lavage et du rinçage ne peuvent être traités directement par digestion aérobie parce que leurs DCO sont trop élevés. Il est normal de soumettre ces flux à un traitement biologique anaérobie ou de coagulation/floculation avant le traitement biologique aérobie (la coagulation/floculation avant le traitement aérobie peut produire d'énormes quantités de boues).

Tous les procédés de traitement des effluents utilisés par les laveurs produisent de la boue ou un concentrat dont il faut se débarrasser dans des conditions contrôlées. Les voies d'élimination des boues utilisées incluent la mise en décharge, le compostage, l'incinération, la pyrolyse/gazéification et la fabrication de briques.

2.14.2  Usines d'ennoblissement de fil et/ou de matière brute (floc/ bourre/ rubans)

Une caractéristique commune de l'ennoblissement de fil et de matière brute est que toutes les phases du procédé sont normalement réalisées dans le même matériel. La séquence de base de traitements est la suivante :

prétraitement (lavage/blanchiment),

teinture,

apprêt (principalement adoucissement par addition d'agents adoucissants dans le dernier bain de rinçage, mais également traitement ignifuge ou antimite pour les fibres de laine des tapis).

Le prétraitement peut faire l'objet d'une phase séparée, en particulier dans le cas de fibres naturelles, ou se faire en même temps que la teinture par addition de produits auxiliaires spécifiques complémentaires dans le bain de teinture. La deuxième option est courante lorsque la quantité d'impuretés sur la fibre n'est pas significative et que celles-ci sont faciles à éliminer ou lorsque les produits auxiliaires (par exemple, agents de préparation, lubrifiants de filature) ont été spécialement choisis afin de ne pas interférer avec le procédé de teinture.

Normalement, il n'y a pas de blanchiment des fibres synthétiques. Avec les fibres naturelles, le blanchiment est couramment omis pour les nuances foncées tandis que pour les nuances claires, il est souvent combiné au débouillissage. Après lavage, la matière est teinte dans la même machine et ensuite soumise au lavage final et rinçage.

En ce qui concerne la teinture, il est d'usage courant dans le cas de fibres en bourre et des rubans de laine peignée d'obtenir la nuance finale désirée en mélangeant bien les teintures individuelles. Avec le fil, par contre, la nuance exigée doit être obtenue en une seule teinture étant donné que, contrairement au matière en bourre et aux rubans, la nuance ne peut pas être corrigée par compensation. Pour cette raison, cela exige une précision beaucoup plus grande dans le développement en laboratoire de la recette de colorant.

Comme expliqué dans d'autres parties de ce document, les colorants et produits auxiliaires appliqués varient selon les fibres traitées.

Le traitement de mercerisage, optionnel, est appliqué sur le coton sous forme d'écheveaux. Le mercerisage est réalisé en premier dans une machine à part.

Le traitement anti-feutrage est une autre opération facultative qui n'est appliquée qu'à la laine et principalement aux rubans de laine peignée.

2.14.3  Usines d'ennoblissement des tricots

Usines d'ennoblissement des tricots majoritairement en coton

Le circuit des traitements d'ennoblissement des tricots composés majoritairement de coton est illustré à la figure 2.42 (seuls les procédés humides sont mentionnés). Les lignes en pointillé indiquent les procédés qui ne sont pas obligatoires ou qui ne sont pas couramment utilisés. La déminéralisation acide, par exemple, n'est appliquée que dans peu d'usines. Le mercerisage est également indiqué par une ligne en pointillé parce que ce traitement supplémentaire n'est nécessaire que pour certains articles.

Figure 2.42 : Circuit des traitements d'ennoblissement des tricots composés majoritairement de coton
[179, UBA, 2001]

Le lavage est généralement une opération en discontinu, mais les grandes installations le font souvent en mode continu. L'eau oxygénée est l'agent de blanchiment le plus couramment appliqué aujourd'hui dans les traitements du coton.

Les tricots en coton peuvent être teints avec différentes catégories de colorants, tels que colorants réactifs, directs, au soufre et de cuve. Ce sont les colorants réactifs qui sont les plus couramment utilisés. Les colorants directs peuvent être utilisés pour les nuances plus claires et les colorants au soufre pour les nuances foncées. Les colorants de cuve peuvent être utilisés lorsqu'on a besoin d'une très forte solidité à la lumière.

On peut noter deux sous catégories supplémentaires :

Les usines d'ennoblissement de tricots en coton sans unité d'impression, et

Les usines d'ennoblissement de tricots en coton avec unité d'impression.

L'impression pigmentaire est largement utilisée pour les tricots et ne nécessite pas la phase de post-lavage exigée lors de l'impression à l'aide de colorants réactifs, dispersés et de cuve (techniques également assez courantes dans ce secteur).

Usines d'ennoblissement des tricots composés majoritairement de fibres synthétiques

Le circuit des traitements d'ennoblissement des tricots composés majoritairement de fibres synthétiques apparaît à la figure 2.43 (seuls les procédés humides sont indiqués). Les opérations facultatives sont indiquées par des lignes en pointillé.

Figure 2.43 : Circuit des traitements d'ennoblissement de tricots composés majoritairement de fibres synthétiques
[179, UBA, 2001]

Avant la teinture, l'étoffe est normalement lavée afin d'éliminer les agents de préparation et les impuretés. La thermofixation n'est pas toujours nécessaire, mais lorsque cette opération est effectuée, elle peut avoir lieu soit avant le lavage (sur la fibre brute) soit après la phase de lavage.

Selon le degré de blanc exigé, un blanchiment peut s'avérer nécessaire.

Usines d'ennoblissement de tricots principalement en laine

Le circuit de traitement pour les tissus en laine (figure 2.45) s'applique également à cette catégorie.

2.14.4  Usines d'ennoblissement des tissus

Usines d'ennoblissement des tissus majoritairement en coton et/ou viscose

La séquence de traitements d'ennoblissement de tissus constitué majoritairement de coton apparaît à la figure 2.44. Les opérations facultatives sont indiquées par des lignes en pointillé.

Figure 2.44 : Circuit des traitements d'ennoblissement des tissus composés majoritairement de coton
[179, UBA, 2001]

Les tissus composés majoritairement de coton et de mélanges de coton sont traités sur des lignes continues/semi-continues ou en mode discontinu, en fonction principalement de la dimension du lot.

Les opérations de prétraitement, telles que désencollage, lavage et blanchiment sont souvent combinées en une seule phase dans les lignes continues. Le prétraitement de la viscose n'exige habituellement qu'un traitement à l'alcali et un lavage, sous réserve que les agents d'encollage soient solubles dans l'eau, ce qui est normalement le cas.

Outre les procédés mentionnés à la figure 2.44, on pourra exceptionnellement appliquer des traitements ultérieurs, tels que prétraitement à l'ammoniaque liquide (uniquement effectué dans très petit nombre de sites en Europe).

On peut noter deux sous catégories supplémentaires :

· Les usines d'ennoblissement de tissus en coton sans unité d'impression, et

· Les usines d'ennoblissement de tissus en coton avec unité d'impression.

Usines d'ennoblissement des tissus composés majoritairement de laine

La séquence des traitements d'ennoblissement des tissus composés majoritairement en laine (laine cardée et laine peignée) apparaît à la figure 2.45.

Figure 2.45 : Circuit des traitements d'ennoblissement de tissus majoritairement en laine
[31, Italie, 2000]

Le lavage à l'eau et le lavage au solvant (nettoyage à sec) sont aussi courants dans le secteur de la laine. On effectue le lavage en milieu aqueux soit en boyaux (par lot) soit au large (la plupart du temps en continu, mais également par lot). On traite les tissus lourds (en laine cardée) de préférence sous forme de boyaux, tandis qu'on préfère le lavage au large pour les tissus en laine peignée.

Le carbonisage et le foulage sont des traitements facultatifs dans la séquence de base du procédé. Le carbonisage n'est appliqué qu'aux tissus en laine cardée et c’est sur les tissus de ce type que le traitement de foulage est appliqué de façon la plus courante.

Le décatissage peut être effectué avant ou après teinture selon l'effet désiré. Le décatissage de tissus bruts vise à fixer les dimensions du tissu de sorte qu'elles ne varient pas à l'usage ou pendant les traitements ultérieurs.

Usines d'ennoblissement de tissus composés majoritairement de fibres synthétiques

La séquence des traitements d'ennoblissement de tissus composés majoritairement de fibres synthétiques est analogue à celle illustrée à la figure 2.43 pour les tricots. Toutefois, ici la phase de lavage/désencollage est plus importante parce que tous les agents d'encollage doivent être éliminés. On utilise normalement des agents d'encollage synthétiques et ils sont facilement éliminés à l'eau, souvent dans des laveuses à la continu.

Des silicones sont également présents dans les tissus qui contiennent un certain pourcentage d'élasthanne. L'élimination totale de ces substances peut être très difficile. Dans certains cas, on applique du tétrachloroéthylène. A l'heure actuelle, on utilise principalement à cette fin des systèmes en circuit totalement fermés, ce qui limite grandement les pertes de solvant.

On réalise la teinture dans des machines de teinture à la continu ou par lot. L'usage de colorants dispersés prédomine.

2.14.5  Industrie du tapis

2.14.5.1 Usines de teinture de fil pour tapis en laine et mélange de laine

La production de fils teints peut être considérée comme un secteur spécifique au sein de l'industrie de fabrication des tapis. Les usines peuvent être identifiées comme des usines de teinture traitant principalement les fibres de laine et de mélanges de laine. Différents traitements sont réalisés afin de convertir les fibres en bourre blanches en fil teint pour tapis. Les traitements au mouillé, essentiellement la teinture et d'autres opérations accessoires, sont effectués soit sur les fibres en bourre soit sous forme de fil. Les traitements mécaniques, comprennent le mélange, le cardage, la filature, etc. Ces procédés ne seront pas examinés ici étant donné qu'ils ont déjà été décrits dans des sections précédentes. Selon le moment où a lieu la teinture, les fibres brutes sont soumises à certains ou à tous ces traitements. Comme on peut le voir à la figure 2.46, trois principaux circuits de traitements sont possibles.

Figure 2.46 : Diagramme des circuits de production de fils pour tapis en laine et mélanges de laine
[32, ENco, 2001]

Le procédé de filature "à sec", ainsi appelée parce qu'il n'y a pas de procédé au mouillé après la formation du fil, est précédé par la teinture des fibres en bourre. Il consiste en la formation du fil puis en sa torsion. Cette succession de traitements est d'origine relativement récente. Elle exige l'utilisation constante de laine avec une faible teneur en lanoline et des lubrifiants spécifiques qui peuvent être laissés sur le fil sans causer de salissure ultérieure du tapis. Le procédé est particulièrement utile dans la production de fils pour de grande quantité de tapis de couleur unie et pour les fils avec des effet obtenus en mélangeant ensemble les fibres teintes dans des nuances différentes. Tandis que ce circuit de production est le plus économique en terme de consommation de ressources, la sélection de matières premières propres et l'état de propreté permanent de l'usine sont essentiels.

Le procédé de teinture en bourre traditionnelle était utilisé à l'origine pour produire des volumes importants de fils de même nuance pour les tapis unis. Les fibres en bourre étaient d'abord teintes puis transformées ensuite en fils en utilisant le procédé qu'on appelle parfois "filature par ensimage". Cette terminologie découle de l'utilisation d'huiles d'ensimage à base d'émulsions d'huiles minérales. Même de légères traces d'huile minérale résiduaire entraînerait une tendance marquée du tapis à se salir à l'usage. Par conséquent les fils préparés selon cette ligne étaient soigneusement soumis au débouillissage (lavage) sous forme d'écheveaux (voir ci-après). Tandis que l'usage d'ensimages à base d'huiles minérales a été largement remplacé par des produits solubles dans l'eau, l'usage de débouillissage du fil est toujours jugé essentiel par de nombreux industriels afin d'éviter les risques de réclamations pour salissure. Contrairement au procédé de filature à sec, cette méthode permet une plus grande souplesse en matière d'achat des matières premières ce qui induit d’utiliser de la laine ayant une plus forte teneur en lanoline.

Dans le procédé de teinture sur fil, les fibres propres sont tout d'abord transformées en fil avant teinture. Ce procédé est particulièrement approprié à la production de petits lots colorés que nécessite le tissage de tapis à dessins. Il est également approprié au « sur mesure » où le fil blanc peut être conservé en stock et teint selon les besoins pour honorer les commandes. Cependant, le procédé n'est en aucune façon limité aux petits lots et des machines de teinture dont la capacité peut aller jusqu'à quatre tonnes sont utilisées pour produire des nuances unies tant pour le tufting que pour le tissage.

Dans le cas de fabricants de fil intégrés, il est courant de trouver deux (ou plus) de ces cycles de traitements fonctionnant l'un à côté de l'autre et se partageant un matériel de traitement au mouillé commun. Etant donné que les techniques de teinture et de finition utilisées s'appliquent à ces trois circuits, elles seront traitées dans les sections suivantes sans détailler les différentes méthodes mentionnées. On décrira les variantes et on analysera la pertinence des traitements à sec lorsqu'ils auront un impact significatif sur la performance environnementale ou les rejets.

2.14.5.1.1 Usine de teinture de fibres en bourre pour tapis

La fibre est traditionnellement teinte en bourre lorsqu'une grande quantité de fil doit être précisément de la même nuance, par exemple, dans un grand tapis de nuance unie (couleur unie) où des variations subtiles de couleur seraient visibles à l'usage. Les lots de couleur unique peuvent se composer d'un certain nombre de teintures individuelles, le teinturier ajustant l'addition de colorant à chaque teinture afin d'obtenir la nuance finale désirée du fil. Le mélange minutieux des teintures individuelles dans un lot est obtenu au cours d'une opération de mélange mécanique spécifique et pendant le cardage. La teinture des fibres en bourre, par conséquent, n'a pas besoin d'être aussi uniforme que, par exemple, la teinture sur fil où il n'existe aucune possibilité d'égaliser la couleur au moyen d'un procédé mécanique ultérieur.

On utilise également les fibres en bourre teintes pour obtenir des effets multicolores dans certains fils. Dans ce procédé, les fibres teintes dans des nuances différentes sont mélangées afin de produire une vaste gamme de dessins, tels que les "bruyères" actuellement à la mode. De tels mélanges peuvent contenir des fibres naturelles teintes et non teintes et des fibres synthétiques non teintes et pigmentées.

Lorsque le fil final est composé d’un mélange de laine et de fibres synthétiques (habituellement 80 % de laine et 20 % de polyamide), on teint normalement le poids voulu de chaque composante séparément afin d'optimiser les conditions d'application et la sélection du colorant pour chaque type de fibre.

Traitements de teinture de fibres en bourre

La laine lavée et les nouvelles fibres synthétiques arrivent suffisamment propres dans les usines de teinture et n'exigent habituellement aucun traitement supplémentaire pour éliminer les polluants avant teinture. Si les fibres sont achetées auprès de fournisseurs extérieurs, elles arrivent sur site sous forme de balles pressées. Cette présentation est utilisée dans le monde entier par l'industrie textile pour le transport des fibres brutes.

Dans une installation de fabrication intégrée, par exemple, qui possède ses propres installations de lavage de la laine, la fibre en bourre peut être transférée du département de lavage vers celui du mélange ou vers la teinture, soit par transporteur pneumatique, soit sous forme de balles individuelles de faible densité en provenance d'entrepôts intermédiaires.

En principe, aucune machine spéciale n'est nécessaire pour ouvrir les balles lorsque l'on traite de la laine préalablement lavée et des fibres synthétiques neuves. Par conséquent, la plupart du temps, on pèse simplement les balles qui sont ensuite amenées en teinture et ouvertes à côté de la machine de teinture. Puis on charge manuellement la quantité nécessaire de fibre (sèche) dans le récipient de teinture. On peut aussi mouiller la fibre avant l'emballage pour faciliter un chargement plus uniforme de la machine.

On utilise divers types de machines pour la teinture de la laine et des fibres synthétiques sous forme de fibres en bourre. Parmi ceux-ci les cuves coniques, les machines en forme de poire et à écoulement radial (voir la section 10). Habituellement, les fibres en bourre sont chargées manuellement dans ces machines.

On dissout les colorants dans de l'eau chaude avant de les ajouter au bain de circulation. On emploie les colorants et produits chimiques habituels pour la laine et les mélanges de laine (voir les sections 2.7.4 et 2.7.6).

Dans la plupart des cas, toutes les additions de produits chimiques et de colorants sont effectuées à la main dans la machine de teinture ouverte. Plus rarement, ou si on utilise des machines de teinture sous "pression" (pour les fibres synthétiques, parce que la laine est normalement teinte à la pression atmosphérique), on introduit les produits chimiques et le colorant préalablement dissous dans le bain de circulation de colorant à partir de réservoirs d'addition spéciaux.

Le bain de colorant circule habituellement pendant 10 à 15 minutes afin d'assurer une pénétration uniforme de la solution à travers les fibres avant de mettre en marche le cycle de chauffage qui élève la température de la solution de colorant à 98°C à la vitesse de 1 à 2 ºC par minute. Quand la température maximale est atteinte, la teinture peut continuer pendant une période allant jusqu'à 60 minutes pendant laquelle on pourra vérifier et ajuster le pH du bain de colorant en ajoutant de l'acide afin d'assurer une montée maximale de la teinture. La progression de la teinture est normalement évaluée par examen visuel et par prélèvement d’échantillons de fibres qui sont comparés à l’échantillon témoin.

Si on juge que la teinture est à la bonne nuance, on y mettra fin et on purgera la machine. Si la teinture n'est pas de la couleur exigée, on pourra y ajouter un ou plusieurs colorants supplémentaires, en portant le bain de colorant à ébullition après chaque addition. Etant donné l'opération de mélange de lots qui suit généralement la teinture de fibres en bourre, il est rare qu'il y ait plus d’une addition de colorant sauf si la charge de la machine est constituée d’un seul lot.

Après la teinture, le rinçage à l'eau froide permet d'éliminer le colorant lié à la surface des fibres et de les refroidir avant déchargement manuel. La machine peut être remplie d'eau froide et tourner ensuite pendant 10 à 15 minutes avant vidange. L'utilisation du "rinçage par flux" dans lequel le bain de colorant se remplit et tourne ensuite pour se vidanger continuellement pendant l'opération de rinçage est beaucoup moins courante actuellement en raison de l'augmentation de la pollution de l'eau et des coûts d'élimination des effluents.

On peut recycler la solution de teinture et celle de rinçage en vue de leur utilisation ultérieure. Dans ce cas, la machine doit être équipée d'un réservoir de stockage extérieur. Le bain de colorant peut être recyclé si un certain nombre de teintures de la même nuance sont effectuées afin de constituer un lot de teinture plus important. Dans ce cas, le bain de colorant est pompé dans le réservoir de réserve et renvoyé dans le récipient de teinture quand la teinture suivante l'exige. Toutefois, il existe de sévères limitations à l'utilisation de ce procédé car la montée du colorant dépend de la température. Si l'on commence la teinture à une température trop haute, il peut s'ensuivre un taux de montée de colorant inacceptable et une application inégale. Il faut sélectionner des colorants et des conditions de teinture qui favorisent une montée maximale de colorant pour assurer le succès du déroulement de ce procédé.

Dans de telles circonstances, il est plus courant de recycler la solution de rinçage, étant donné que la température de cette solution est moins élevée et plus compatible avec les températures de départ de la teinture. Selon la conception de la machine, un réservoir de réserve peut ne pas être nécessaire pour réaliser ce procédé dans la mesure où le porte matière peut souvent être retiré lorsque le récipient de teinture est plein. Ces deux alternatives économisent l'eau et, à un moindre degré, l'énergie thermique (voir également la section 4.6.22).

Application d'apprêts fonctionnels sur fibres en bourre

On peut appliquer un certain nombre d'apprêts fonctionnels aux fibres en bourre, soit pendant le procédé de teinture lui-même, soit par application d'un bain complémentaire après teinture/rinçage. Ceci est particulièrement important dans le procédé "filature à sec" où il n'y a plus de traitement au mouillé après la formation du fil. Les apprêts appliqués dans la phase des fibres en bourre comprennent les traitements anti-insectes, les traitements antistatiques, les traitements anti-salissures et les traitements pour éviter le changement de nuance à la lumière, des fils et des tapis, à l’usage (voir la section 8.8).

Pour des raisons de convenance, on associe ces apprêts à la teinture chaque fois que cela est possible. Les post-traitements ne sont utilisés que lorsque les propriétés chimiques des deux apprêts sont incompatibles ou s'ils exigent des conditions de température et de pH très différentes. L'application combinée avec les colorants s'effectue simplement en ajoutant le produit au bain de teinture, habituellement avec des produits auxiliaires de teinture.

Les post-traitements peuvent exiger un bain d'eau neuve ou bien le bain de rinçage est suffisamment propre pour être réutilisé.

Des techniques spécifiques ont été mises au point pour minimiser la concentration des agents antimites présents dans les bains épuisés provenant de la teinture de fibres en bourre. On ajoute le produit commercial au début du cycle de teinture. A la fin du cycle, on abaisse le pH du bain par addition d'acide formique et l'ébullition continue pendant une période complémentaire de 20 à 30 minutes. Ces conditions fortement acides favorisent la montée de tout ingrédient actif qui n'a pas été adsorbé par la fibre de laine dans des conditions de teinture normales et la concentration résiduaire des agents antimites peut être réduite jusqu'à 98 %.

Le rinçage de la fibre à des températures modérées entraîne la désorption de l'agent anti-mite fixé sur ou près de la surface de la fibre de laine. Les concentrations d'ingrédients actifs dans le bain de rinçage utilisé peuvent, par conséquent, être beaucoup plus fortes que celles présentes dans le bain de colorant. On a mis au point des techniques qui permettent de minimiser l'impact de la désorption au cours du rinçage : le bain de rinçage est recyclé pour former le prochain bain de colorant, éliminant ainsi tous les résidus de la solution de rinçage et réduisant la consommation d'eau globale de 50 % (voir la section 4.8.4 pour de plus amples détails).

Une fois égouttée, la fibre contient encore jusqu'à 2 litres d'eau/kg (poids de fibre sèche). Cette teneur est d’abord réduite soit par centrifugation soit par calandrage avant passage dans un séchoir à air chaud.

2.14.5.1.2 Usine de teinture de fils de tapis

Dans les installations intégrées, les filés de fibres non teints peuvent être stockés dans un entrepôt soit sous forme d'écheveaux, soit enroulés sur des cônes, soit enroulés sur des supports spéciaux compatibles avec le matériel de teinture sur bobines. On retire des lots de dimension appropriée de manière à pouvoir honorer les commandes individuelles. Les entreprises qui traitent le fil à façon reçoivent en général des écheveaux emballés en balles de laine traditionnelles.

Dans les procédés à base d'écheveaux, les balles sont normalement amenées à la teinturerie et ouvertes à côté de la machine à laver ou de la machine à teindre prête à être chargée manuellement.

Lavage du fil

Le lavage est généralement effectué sous forme de procédé semi-continu dans lequel des lots de fil passent à travers une série de bains aqueux contenant du détergent et de l'alcali ou de l'eau de rinçage. Comme indiqué à la figure 2.46, on peut laver aussi bien le fil teint que non teint. Pour éviter des pollutions croisées avec les colorants, les fabricants de fil intégrés peuvent faire fonctionner deux machines à laver dont l'une est réservée au lavage du fil blanc avant teinture et l'autre au lavage du fil coloré.

Pour laver le fil, on peut utiliser des machines à laver soit en écheveaux soit « de bobine à bobine ».

Dans les machines de lavage à bandes (figure 2.47), les écheveaux sont transportés entre deux tapis de bandes de nylon inférieures et supérieures. Ils font office de bandes transporteuses, sans fin, qui traversent chaque cuve et rouleau d'exprimage, guidés par des rouleaux intermédiaires au fond de chaque cuve. Le volume opérationnel des cuves varie habituellement entre 1 000 et 1 800 litres. La capacité de débit se situe généralement entre 500 et 1 500 kg/heure. Le temps de séjour dans chaque cuve varie entre 20 et 45 secondes. Le chauffage est fourni soit par des serpentins fermés à la base de la machine soit par injection de vapeur vive.

Figure 2.47 : Disposition schématique d'une machine de lavage d'écheveaux
[32, ENco, 2001]

On charge chaque cuve au départ avec les produits chimiques nécessaires et on effectue ensuite des additions pendant le traitement, soit manuellement soit au moyen d'un dispositif de mesure. Dans les machines utilisées uniquement pour le lavage, la solution de traitement peut s'écouler de la cuve quatre jusqu'à la cuve une, en assurant ainsi un simple système d'extraction à contre-courant. La consommation spécifique d'eau varie grandement selon la quantité de fils traités dans la machine avant d'évacuer le bain pour nettoyage et selon l'importance des flux nécessaires pour purger les cuves de lavage. Des chiffres compris entre 2 et 7 litres d'eau par kg de fil sont courants.

Les machines de lavage "De bobine à bobine" (figure 2.48) sont moins courantes et de conception plus récente. Avec ces machines, tout le procédé peut être automatisé, y compris le séchage. Des dispositifs à spires prennent le fil d'un certain nombre de cônes individuels et les forment en un matelas sans fin de spires superposées, automatiquement placées sur une bande transporteuse en mouvement. La bande transporteuse passe à travers chacune des cuves de lavage et de rinçage. Le fil est transféré sur une deuxième bande transporteuse qui passe dans le séchoir. Le matelas de fils est alors déroulé et les fils sont finalement rembobinés sur des cônes.

Figure 2.48 : Représentation schématique d'une installation de lavage de fil "bobine par bobine"
[32, ENco, 2001]

Les cuves de lavage ont un plus grand volume (3 500 litres) que les machines de lavage en bande et peuvent être chauffées par un dispositif direct au gaz. La plupart des machines sont équipées de doubles bobinoirs de fil, ce qui permet d'assurer une capacité globale allant jusqu'à 500 kg/heure.

Les machines pour écheveaux et les machines de bobine à bobine ne peuvent être utilisées que pour le lavage. Le procédé peut aussi être modifié pour inclure la fixation chimique simultanée de la torsion du fil et l'application d'agents anti-insectes.

Lavage pour éliminer l'ensimage

Lorsque les machines ne fonctionnent que pour éliminer l'ensimage, les deux premières cuves sont chargées avec du détergent et de l'alcali et fonctionnent à une température de 50 à 60 ºC, les cuves restantes servent au rinçage du fil à l'eau propre à 20 – 30 ºC. On ajoute au départ des produits chimiques pour fixer la concentration du bain à un niveau prédéterminé qui est alors maintenu grâce à des additions supplémentaires pendant le traitement.

Lavage et traitement anti-insectes

On utilise normalement des machines à quatre cuves si le procédé de lavage doit incorporer simultanément le traitement anti-insectes. Les cuves 1 et 2 sont chargées comme décrit ci-dessus pour le lavage, la cuve 3 contient de l'eau propre pour le rinçage et la cuve 4 est adaptée à l'application de l'agent anti-insectes. La cuve 4 peut avoir un volume moins important (100 à 200 litres) et être conçue spécifiquement pour le traitement du fil avec un agent anti-insectes afin de minimiser le volume de solution du procédé et les émissions qui en résultent.

Dans ces installations, l'agent anti-insectes est appliqué par un procédé d'"épuisement continu" plutôt que par imprégnation physique. La substance active est extraite du bain par le fil et la concentration d'équilibre du bain est maintenue par un dosage continu du produit chimique selon un taux proportionnel au débit de fil.

L'application est effectuée entre 50 et 60 ºC dans des conditions acides (pH 4,5 environ soit par de l'acide formique, soit par de l'acide acétique) afin de favoriser une montée rapide de la substance active pendant les brefs temps de séjour du fil.

La teneur en apprêt anti-insectes de la cuve est telle qu'il ne peut pas être évacué dans l'égout et, par conséquent, on utilise des réservoirs de stockage pour conserver la solution entre les cycles de traitement. Une grave pollution du bain par les colorants éliminés du fil entraînerait un changement de nuance dans les lots de fil suivants. On peut toutefois utiliser un simple système de filtre d'adsorption pour éliminer le colorant avant stockage. Cela consiste en une quantité de fibres de laine comprimées dans un filtre à travers lequel la solution peut circuler. La solution est préchauffée à 70° C pour favoriser l'élimination efficace du colorant. L'utilisation de ce système de recyclage du bain permet de réutiliser la solution sans avoir besoin de l'évacuer dans les égouts.

En l'absence de ces systèmes de traitement, le bain peut être extrait de la machine de lavage et ajouté à une teinture d'une nuance foncée pour laquelle la montée à de hautes températures de teinture minimise les émissions de substance active. On peut procéder de cette manière pour la teinture tant des fibres en bourre que du fil.

Une troisième option de réduction de la pollution utilise l'hydrolyse chimique de l'ingrédient actif afin de détruire l’apprêt anti-insectes résiduels. La solution usée est siphonnée de la machine et traitée dans un réservoir séparé à 98°C avec de l'hydroxyde de sodium (4 g/l) pendant 60 minutes. Dans de telles conditions les liaisons ester et cyanoester contenues dans la perméthrine et la cyfluthrine sont soumises à une hydrolyse rapide et on obtient une réduction de plus de 98 %. Les produits de dégradation primaire sont moins toxiques pour les invertébrés aquatiques que la molécule mère. Les solutions ainsi traitées sont normalement évacuées dans les égouts après que la forte teneur en alcali aura été neutralisée par les acides des procédés de teinture.

De plus amples informations au sujet de ces techniques figurent à la section 4.8.4.

Fixation chimique de la torsion

On utilise normalement des machines à cinq cuves si la fixation chimique de la torsion doit être réalisée en même temps que le lavage. Selon cette méthode, les cuves 1 et 2 contiennent du métabisulfite (10 à 20 g/l) ajouté au détergent et à l'alcali et la cuve 4 peut être chargée avec de l'eau oxygénée (5 à 10 g/l) pour neutraliser tout bisulfite résiduel. Pour tous les autres aspects, le procédé est analogue à celui décrit ci-dessus.

Les écheveaux quittent la dernière exprimeuse de la ligne de lavage avec une teneur en humidité d'environ 0,8 litre par kg (poids sec). Si la matière ne doit recevoir aucun autre traitement au mouillé, cette humidité résiduelle est encore réduite par centrifugation avant passage dans un séchoir à air chaud.

Le lavage en écheveaux peut également s'effectuer en utilisant un matériel de traitement au solvant, bien que cette méthode soit actuellement moins courante. Le perchloréthylène est le solvant de choix et ces machines fonctionnent en cycle totalement fermé, avec le lavage, le rinçage et le séchage réalisés en séquence à l'intérieur d'un tambour horizontal. Toutes les machines sont équipées de systèmes de récupération du solvant pour distiller le solvant usé et récupérer la vapeur de solvant pendant le séchage.

Procédés de teinture en écheveaux et sur bobine

Traditionnellement, la teinture de fils pour tapis est effectuée sous forme d'écheveaux. Avec cette méthode, grâce à la circulation de la solution dans la machine de teinture on obtient un fil qui a des propriétés physiques caractéristiques et qui est souvent désigné comme gonflant ou épais. Les machines de teinture en écheveaux sont pour la plupart de type Hussong.

Dans d'autres secteurs de l'industrie textile, il est courant de teindre le fil sous forme de bobine, enroulé sur un support perforé à travers lequel la solution de colorant peut circuler sous pression. Ce procédé possède un avantage considérable en matière de coût par rapport à la teinture en écheveaux en ce sens qu'il n'exige aucune opération de préparation pour former les écheveaux et, par conséquent, aucun rembobinage de l'écheveau sur les cônes en préparation pour le tissage ou le tufting. Avec les fils de laine et de mélanges de laine, l'étirage appliqué pendant le rembobinage de la bobine a pour effet de mettre le fil en état de "minceur" et le fil résultant ne possède pas les caractéristiques physiques nécessaires pour la fabrication de tapis. Cependant, il existe un certain nombre de façons de surmonter ces restrictions et la teinture sur bobine gagne lentement de la crédibilité dans l'industrie de la teinture de fil pour tapis. Trois types essentiels de machines peuvent être utilisés pour la teinture sur bobines des fils de laine : machines à broches horizontales ou verticales ou machines à tubes.

Bien que les machines employées dans les procédés de teinture en écheveaux et sur bobines soient différentes, les procédures et techniques sont essentiellement les mêmes et sont décrites ensemble.

Le plus grand soin est nécessaire pour obtenir une teinture homogène (uniforme) sur le fil étant donné qu'il n'y a aucune possibilité d'uniformiser la couleur par mélange mécanique comme c'est le cas avec la teinture des fibres en bourre. Les teintures défectueuses doivent être corrigées par manipulation dans le bain de colorant soit en enlevant soit en ajoutant du colorant pour obtenir la nuance finale. Ce procédé de correction peut accroître considérablement les consommation de colorants et d’eau pour la teinture du fil.

En comparaison avec les fibres synthétiques, le taux de teinture et l'importance de la montée de colorant sont moins prévisibles lors de la teinture de la laine étant donné que les variations naturelles de composition physique et chimique de la fibre ont un effet significatif sur ces paramètres importants.

La teinture des fils pour tapis composés en majorité d'un mélange de fibres de laine et de polyamide engagent encore plus le teinturier parce que les deux fibres ont des propriétés tinctoriales extrêmement différentes et nécessitent l’utilisation de produits auxiliaires de teinture spéciaux pour obtenir un produit commercialement acceptable. Les problèmes associés à l'unisson de la teinture sont encore plus sévères du fait que très peu de nuances peuvent être obtenues avec un seul colorant ; la plupart des nuances exigent l'application simultanée d'un certain nombre de colorants dans des proportions diverses et qui peuvent avoir des taux de montée différents.

L'approche habituelle est de faire des essais en laboratoire en teignant un échantillon du mélange de fibres particulier et ensuite d'appliquer 5 à 10 % de moins de colorant lors de la teinture à grande échelle. La nuance finale est obtenue en ajoutant du colorant supplémentaire en petites proportions afin d'arriver à la nuance voulue. Selon les colorants, il peut s'avérer nécessaire de refroidir le bain de colorant pour chacune de ces additions afin de favoriser une migration uniforme du colorant ajouté.

Les teintures qui sont “sur-teintées” peuvent être corrigées en démontant le colorant de la fibre grâce à l'utilisation d'un excès d'agent d'unisson ou des conditions de réduction et en ajoutant ensuite encore du colorant pour arriver à la nuance exacte. Il s'agit là d'une opération de dernier ressort dans la plupart des usines de teinture.

L’analyse de la conformité de nuance constitue une partie essentielle des procédés de teinture étant donné que la plus grande partie de la teinture est réalisée selon une norme convenue, soit pour usage interne dans le cas d'installations intégrées soit par accord avec le client. L’analyse de la conformité des nuances se fait en majorité à vue, le teinturier comparant la matière teinte avec un modèle de référence sous éclairage standard.

Dans d'autres secteurs de l'industrie textile, il est courant d'utiliser des spectrophotomètres de concordance de couleur afin de déterminer les spectres de réflexion optique de la matière teinte et de les comparer avec une norme numérique. Dans certains cas, ces mesures peuvent être également utilisées pour générer la recette de colorant à partir de la norme. Ces techniques ont moins de succès avec le fil pour tapis car, pour que le résultat ait un sens, il faut utiliser un échantillon de fil préparé pour représenter le poil coupé d'un tapis vu de l'extrémité. Malgré ces difficultés, un certain nombre de fabricants utilisent cette technologie et déclarent obtenir des améliorations significatives dans la concordance de couleur lot par lot et des réductions des déchets de matières.

Les machines de teinture en écheveaux peuvent être chargées soit avec du fil sec soit avec du fil mouillé. Dans ce dernier cas, le fil peut transporter de l'humidité provenant de l'opération de lavage ou avoir été mouillé délibérément pour en faciliter le tassement uniforme. On applique souvent cette technique lors du chargement de grands écheveaux de fil ayant un coefficient de torsion élevé. Les machines de teinture sur bobine sont chargées à sec.

On utilise les colorants et les produits chimiques habituels des fibres de laine et de polyamide (voir les sections 2.7.4 et 2.7.6.1). La préparation pour teinture consiste normalement à remplir la machine avec de l'eau entre 15 et 30 ºC puis à ajouter des acides, des sels et des agents auxiliaires de teinture, conformément à la recette. Avec les machines de teinture en écheveaux, il est traditionnel de soulever le couvercle et de sortir le fil du bain de teinture avant d'ajouter les colorants préalablement dissous. Dans les machines fermées de teinture sur bobine, on ajoute les colorants à partir de réservoirs de transfert connectés.

La solution de colorant circule pendant 10 à 15 minutes à 15 – 30 ºC avant que ne commence le programme de chauffage qui élève la température du bain de colorant conformément au programme de teinture afin d’optimiser l'épuisement.

A ce stade, le teinturier a la possibilité de comparer le fil teint avec un échantillon témoin. Dans le cas de la teinture en écheveaux il le fait en soulevant la charge du bain de colorant. Avec le matériel de teinture sur fil, il le fait à travers d’un hublot d'échantillonnage de la machine. S’il considère que la nuance de la teinture est correcte à ce stade, il peut arrêter la teinture et purger la machine. Si des additions ultérieures de colorant sont nécessaires, le bain de teinture peut être refroidi soit, dans le cas des machines de teinture en écheveaux, par vidange partielle et nouveau remplissage avec de l'eau froide soit, dans les machines de teinture sur bobine, par circulation d'eau de refroidissement à travers un faisceau d'échange thermique interne.

A la suite de l'addition de colorant, le bain de teinture est porté à nouveau à ébullition. Celle-ci se poursuit pendant 30 à 60 minutes avant qu'un autre échantillon de fil ne soit prélevé pour vérifier la conformité de la nuance. Cette opération peut être répétée plusieurs fois avant que le teinturier ne soit satisfait. Le bain de colorant épuisé est ensuite vidangé et le fil est rincé à l'eau propre entre 15 et 30 ºC pendant 10 à 20 minutes avant de le laisser finalement s’égoutter avant déchargement.

Dans certains cas, le bain de rinçage contient peu ou pas de colorant résiduaire. Etant donné que la température de cette solution est compatible avec les températures de début de la teinture, elle peut être conservée dans la machine et utilisée pour une teinture ultérieure. Cette méthode réduit la consommation d'eau jusqu'à 50 %.

Application d'apprêts fonctionnels sur fil

Un certain nombre d'apprêts fonctionnels peuvent être appliqués soit avec les colorants soit dans des bains supplémentaires d'eau propre à la suite de la teinture. Ces apprêts incluent les traitements anti-insectes, les traitements ignifuges et les traitements antistatiques.

Traitements anti-insectes

Les préparations insecticides traditionnelles à base de pyréthroïdes synthétiques ou de Sulcofuron, étaient ajoutées à la teinture avec les colorants. Pour minimiser les résidus et contrôler les émissions fugitives, cette procédure de base a été modifiée. On ajoute à présent la préparation à la teinture à un stade ultérieur afin d'éviter les débordements qui se produisent au moment de l’introduction du porte matière, et on sélectionne des produits auxiliaires de teinture qui n'interfèrent pas avec l'épuisement. Les émissions provenant des teintures effectuées dans des conditions acides se situent normalement dans les limites autorisées, mais l'expérience a démontré que ces normes ne peuvent pas être respectées lors de la teinture dans des conditions plus neutres. Dans ce cas, l'agent anti-insectes est appliqué à partir d'un bain de post-traitement vierge en présence d'acide formique à une température de 70 à 80 ºC (voir également la section 4.8.4).

Traitements antistatiques

Le traitement antistatique est basé principalement sur le principe d’un tensio-actif cationique appliqué facilement à la fibre dans des conditions légèrement alcalines. Les composés cationiques ne sont pas compatibles avec les colorants anioniques et ces matières ne peuvent pas, par conséquent, être incorporés dans le bain de colorant. Ils doivent au contraire être appliqués comme post-traitements. Le procédé consiste à préparer un nouveau bain d'eau claire en ajustant le pH et en ajoutant la quantité nécessaire de produit spécifique. La solution est portée à 60 ºC et circule à cette température pendant 20 à 30 minutes, suivie par un rinçage à l'eau propre.

Traitements ignifuges

On utilise habituellement des sels de potassium de fluorocomplexes de zirconium (hexafluorozirconate de potassium) pour la laine et les mélanges de fibres de laine. Les conditions habituelles d'application pour les fils de laine pour tapis sont les suivantes :

le rinçage est nécessaire pour éliminer les ions de sulfate et de phosphate qui interfèrent le cas échéant,

· le bain est fixé entre 20 et 30 ºC, pH 3 avec de l’acide chlorhydrique (à 10 % par rapport au poids de la fibre) ou de l’acide formique (à 15 %) et de l’acide citrique (à 4 %),

l’addition d'hexafluorozirconate de potassium (de 3 à 8 %  selon la spécification finale à obtenir et le support) dissous dans 10 fois son poids d'eau chaude,

la température augmente de 1 à 2 ºC par minute jusqu'à 60 ºC puis est maintenue à cette température pendant 30 minutes,

le rinçage à l'eau froide dure 10 à 20 minutes.

Traitements divers

Outre l'application des apprêts fonctionnels ci-dessus qui ont tous invariablement lieu en conjonction avec la teinture, on utilise aussi le matériel de teinture sur fil pour d'autres procédés de préparation ou de traitement spécifiques des fils dont principalement le blanchiment et la fixation de la torsion. Ces procédures sont décrites séparément ci-dessous.

Blanchiment

L'industrie préfère le blanc neutre obtenu au moyen d'une décoloration par oxydation suivie d'une décoloration par réduction. Les conditions de traitement sont :

à 40 ºC, passer le fil dans une solution contenant 3 % par rapport au poids de la fibre d’un stabilisateur adapté, 1,5 % de tripolyphosphate de sodium et 20 % d'eau oxygénée (35 %). Porter la température de la solution à 70 ºC, faire circuler pendant 40 minutes. Vidanger.

faire passer dans un nouveau bain contenant 0,2 % d'acide formique (85 %) et 0,75 % d'hydrosulfite de sodium. Porter la température à 50 ºC, faire circuler pendant 20 minutes, vidanger et rincer à l'eau froide.

Fixation de la torsion du fil

Ce traitement n'est pas toujours effectué séparément. En fait, pendant la teinture en écheveaux des fils de laine, la torsion donnée pendant la filature est stabilisée par des changements chimiques à l'intérieur de la fibre aux températures atteintes par le bain de teinture en ébullition.

Toutefois, la fixation de la torsion du fil peut s'effectuer en écheveaux en utilisant un matériel de teinture en écheveaux traditionnel. Les conditions de traitement courantes sont :

porter la température du bain de teinture à 80 ºC, ajouter 5 % de métabisulfite de sodium proportionnellement au poids du fil, plonger le fil, faire circuler la solution pendant 15 minutes, vidanger la machine.

rincer à froid avec une solution contenant 0,8 % d'eau oxygénée (35 %) rapport au poids de la fibre pendant 15 minutes.

2.14.5.2 Usines intégrées de fabrication de tapis

Les fabricants de tapis complètement intégrés réalisent toutes les opérations mécaniques et les traitements au mouillé (opérations de prétraitement, teinture, impression et finissage) nécessaires pour transformer les fibres naturelles et synthétiques en tapis finis. De telles entreprises peuvent également produire leurs propres fibres synthétiques à partir de polymères bruts. En ce qui concerne les fibres naturelles traitées, ils peuvent, dans certains cas, choisir et acheter des fibres naturelles et faire fonctionner toute la chaîne de traitements depuis le lavage de la laine jusqu'à la teinture, la filature des fils et le tissage ou le tufting des tapis. Toutefois, habituellement ces opérations ne sont pas toutes réalisées sur le même site.

La transformation de la fibre en tapis fini peut suivre différentes filières selon le style du tapis à produire.

Tapis tufté

Le fil peut être fabriqué à partir de :

fibres discontinues provenant de fibres synthétiques (polyamide, polypropylène, polyester, polyacrylique) et de fibres naturelles (laine et coton),

filaments continus, exclusivement à partir de fibres synthétiques (principalement polyamide, polypropylène et polyester).

Le support (premier dossier) est constitué habituellement :

de tissu ou toile de polypropylène,

de tissu ou toile de polyester,

de tissu de jute.

L’ennoblissement des tapis tuftés implique :

la teinture et/ou l'impression,

l'enduction,

les apprêts mécaniques,

les apprêts chimiques.

La teinture et les apprêts chimiques peuvent être appliqués sur les fibres en bourre, le fil ou les pièces tandis que les autres opérations sont réalisées sur le tapis fini.

Tapis de feutre aiguilletés

Presque toutes les fibres peuvent être utilisées pour la production de feutres aiguilletés (polypropylène, polyamide, polyester, polyacrylique, laine, coton, jute/sisal, fibre de coco et viscose). Toutefois, on utilise le plus souvent les fibres artificielles et synthétiques.

L’ennoblissement de feutres aiguilletés implique :

la teinture (rarement),

l'enduction,

les apprêts mécaniques (rare),

les apprêts chimiques.

Tapis tissés

On utilise autant les fibres naturelles que les fibres synthétiques pour la production de tapis tissés.

Les tapis sont tissés en utilisant des fils teints (en effet, la teinture en pièce n'est pas utilisée dans la production de tapis tissés). Le tapis final est alors soumis à des traitements d'apprêts mécaniques et chimiques.

3 NIVEAUX D'EMISSION ET DE CONSOMMATION

3.1 Introduction

Les principaux problèmes environnementaux qui concernent l'industrie textile, ont été traités en détail, procédé par procédé, dans le chapitre 2.

L'industrie textile a toujours été considérée comme étant un secteur à forte consommation en eau. Par conséquent, la préoccupation principale en matière d'environnement concerne la quantité d'eau rejetée et la charge chimique qu'elle contient. D'autres questions d'importance ont trait à la consommation d'énergie, aux émissions dans l'air et aux déchets solides ainsi qu'aux odeurs, qui peuvent présenter une nuisance considérable lors de certains traitements.

Les émissions dans l'air sont normalement captées à la source. Elles font l'objet, depuis longtemps, d'un contrôle dans différents pays et on dispose de ce fait de bonnes données historiques sur les émissions dans l'air engendrées par des procédés spécifiques.

Ceci n'est pas le cas pour les émissions dans l'eau. Les divers flux en provenance de différents procédés sont mélangés ensemble pour générer un effluent final, dont les caractéristiques sont le résultat d'une combinaison complexe des facteurs suivants :

les types de fibres mises en œuvre,

les types d'articles traités,

les techniques employées,

les types de produits chimiques et produits auxiliaires utilisés pour le procédé.

En outre, la production étant susceptible de varier largement non seulement au cours d'une année (en raison des changements saisonniers et de la mode), mais même sur une seule journée (en fonction du planning de fabrication), les émissions qui en résultent sont d'autant plus difficiles à standardiser et à comparer.

L'approche idéale consisterait en une analyse systématique de procédés spécifiques, mais il existe très peu de données disponibles pour différentes raisons, y compris le fait que les exigences légales ont eu tendance à se concentrer sur les effluents finaux, plutôt que sur les procédés spécifiques.

Pour prendre en considération ce manque de définition des caractéristiques des émissions dans les eaux usées, il s'est avéré adéquat d'identifier des catégories précises d’activités d'ennoblissement en vue de comparer ensuite la masse globale des flux entre les usines appartenant à la même catégorie. Cette approche permet une première appréciation sommaire à partir de laquelle, en comparant les facteurs de consommation et d'émission d'usines d’une même catégorie, il est possible de vérifier des valeurs données et d'identifier les problèmes clés ainsi que les différences macroscopiques entre activité-types.

Par conséquent, les entrants et les sortants des installations seront analysés, en commençant par une vue d'ensemble de la masse globale des flux, complétée par le détail des procédés particuliers et/ou des points-clés.

C'est cette approche qui sera suivie dans le présent chapitre pour toutes les catégories d'activité préalablement identifiées dans le chapitre 2 (section 2.14), à l'exception des problèmes relatifs aux odeurs et aux déchets solides, qui seront traités dans les sections 3.5 et 3.6 à la fin de ce chapitre. Il convient de souligner que les ensembles de données dans les tableaux présentés dans ce chapitre ne sont fournis qu'à titre d'exemple.

3.2 Usines de lavage de la laine

3.2.1 Lavage à l'eau

Cette section se réfère à une catégorie d'entreprises bien définies, dont les caractéristiques générales sont brièvement décrites dans la section 2.14.1, tandis que le procédé de lavage en lui-même est exposé dans la section 2.3.1.1. Les informations fournies dans cette section sont le reflet d'une enquête menée par l'ENco en 1997/1998 pour le compte d'INTERLAINE sur le lavage de la laine brute et les pratiques en matière de traitement des effluents dans l'Union Européenne.

Le nombre de réponses reçues de chacun des états membres, où il existe une activité de lavage de la laine, était le suivant :

Allemagne

1

Belgique

0

Espagne

1

France

2

Italie 

1

Portugal 

2

Royaume-Uni

5

Total

12

En plus, un questionnaire complété a été reçu par une filiale australienne d'une entreprise européenne, et au cours d'une deuxième phase, des données ont été fournies par quelques entreprises italiennes ( [193, CRAB, 2001] ).

Les capacités de production de fibres brutes varient fortement entre 3 000 à 65 000 tonnes par an. Il en est de même pour les rythmes de travail, allant de sociétés réalisant 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, à des entreprises pratiquant une durée de travail de 15 à 16 heures par jour, 5 jours par semaine.

Comme il a déjà été souligné dans la section 2.3.1.1, les configurations concernant la circulation des bains de lavage et de rinçage sont susceptibles d'être très différentes. Il existe également des écarts significatifs au niveau des conditions de traitement dues à la nature de la laine traitée (laine fine ou grossière) et des polluants présents. Tous ces facteurs, conjointement avec le traitement des eaux usées adopté, exercent une influence sur la qualité des effluents rejetés par l'usine de lavage. Les tableaux 3.1, 3.2 et 3.3 récapitulent les données recueillies auprès des différents sites de lavage de la laine. Quelques sociétés ont été regroupées pour tenter d'établir une relation entre le système de transfert du bain adopté et les niveaux de consommation d'eau et des émissions en résultant. Les réponses des différentes entreprises ont été conservées. Les spécialistes du lavage des laines fines, extra fines et grossières ont été regroupés séparément, pour faciliter la comparaison.

LAINE FINE

Usine F

Usine E

Usine G

Usine J

Usine N

Circuit fermé

non

oui

oui

Recyclage

non

non

oui

(par l'installation de traitement des eaux usées)

Consommation d'eau brute (l/kg de l.b.) :

6,67

n.c.

6,30

n.c.

5

dont l'eau recyclée provenant de :

Circuit de récupération de la graisse :

0

n.c.

3,33

n.c.

1,31

Effluents de rinçage : 

0

0

0

0

0

Traitement des eaux usées :

0

0

0

2.37

2.38

Consommation d'eau nette (l/kg de l.b.) :

6,67

10,00

2,97

0,36

1,31

Détergent (g/kg de l.b.)

7,78

15,83

5,96

4,50

6,15

Adjuvant (g/kg de l.b.)

4,20

0,00

n.c.

5,55

3,84

Graisse récupérée (g/kg de l.b.)

34,5

71 (a)

27

19,10

34,6

% du total   

25 à 30

20

20

25 à 30

DCO avant traitement des eaux usées (g/kg de l.b.)

du débit d'eau de rinçage     

13,40

n.c.

n.c.

7,35

du débit d'eau de la laveuse

n.c.

n.c.

n.d.

143

Source [187, INTERLAINE, 1999]

Remarques :
l.b. = laine brute ; Circuit fermé = utilisation d'un circuit d'élimination des impuretés et/ou de récupération de la graisse avec recyclage de l'eau vers la laveuse ; Recyclage = utilisation d'eau recyclée provenant de l'installation de traitement des eaux usées et/ou de la cuve de rinçage par un système UF ; Consommation d'eau brute = débit total dans la laveuse, à savoir la somme des alimentations en eau fraîche et en eau recyclée
(a) Graisse provenant d'une centrifugeuse + graisse de craquage à l'acide

Tableau 3.1 : Vue d'ensemble des flux du lavage de la laine (laine fine)

LAINE GROSSIERE

Usine C

Usine H

Usine L

Circuit fermé

non

oui

oui

Recyclage

non

non

oui

(à partir de la cuve de rinçage par système UF)

Consommation d'eau brute (l/kg de l.b.) :

13,2

10,28

n.c.

dont l'eau recyclée provenant de :

circuit de récupération de la graisse :

0

5,71 (a)

n.c.

effluents de rinçage :  

0

0

n.c.

traitement des eaux usées :

0

0

n.c.

Consommation d'eau nette (l/kg de l.b.) :

13,2

4,57

1,8

Détergent (g/kg de l.b.)

9,09

8

7

Adjuvant (g/kg de l.b.)   

7,09

1

7

Graisse récupérée (g/kg de l.b.)   

0

13

7,5

% du total

0

25

15

DCO avant traitement des eaux usées (g/kg l.b.)

du débit d'eau de rinçage

n.c.

4,46

1,6

du débit d'eau de la laveuse

n.c.

218,5

105,2 (b)

Source [187, INTERLAINE, 1999]

Remarques :
l.b. = laine brute ; Circuit fermé = utilisation d'un circuit d'élimination des impuretés et/ou de récupération de la graisse avec recyclage de l'eau vers la laveuse ; Recyclage = utilisation d'eau recyclée provenant de l'installation de traitement des eaux usées et/ou de la cuve de rinçage par un système UF ; Consommation d'eau brute = débit total dans la laveuse, à savoir la somme des alimentations en eau fraîche et en eau recyclée
(a)  l'usine dispose de deux circuits de récupération distincts (un destiné à l'élimination des impuretés, l'autre destiné à la récupération de la graisse)
(b)  le concentrat du système UF  + le débit de déchets du circuit de récupération de la graisse

Tableau 3.2 : Vue d'ensemble des flux du lavage de la laine (laine grossière)

LAINE EXTRA FINE (a)

(15 - 22 µm)

Site 1

Site 2

Site 3

Site 4

Circuit fermé

oui

oui

Oui

oui

Recyclage

non

non

Non

non

Consommation d'eau brute (l/kg de l.b.) :

n.c.

n.c.

n.c.

n.c.

dont eau recyclée provenant de :

circuit de récupération de la graisse :

n.c.

n.c.

n.c.

n.c.

effluents de rinçage : 

0

0

0

0

traitement des eaux usées :

0

0

0

0

Consommation d'eau nette (l/kg de l.b.) :

13,3

14

7,1

8,1

Détergent (g/kg de l.b.)

6,8

4,62

7,7

13,8

Adjuvant (g/kg de l.b.)   

12,3

15,2

12

20,3

Graisse récupérée (g/kg de l.b.)

30,9

42

31,7

32,5

% du total   

n.c.

n.c.

n.c.

n.c.

DCO avant traitement des eaux usées (g/kg l.b.)

du débit d'eau de rinçage

n.c.

n.c.

n.c.

n.c.

du débit d'eau de la laveuse

n.c.

n.c.

n.c.

n.c.

Boues de l'installation de traitement des eaux usées (g/kg l.b.)

510

432

353

325

Source: [193, CRAB, 2001]

Remarques :
l.b. = laine brute ; Circuit fermé = utilisation d'un circuit d'élimination des impuretés et/ou de récupération de la graisse avec recyclage de l'eau vers la laveuse ; Recyclage = utilisation d'eau recyclée provenant de l'installation de traitement d'eau et/ou de la cuve de rinçage par un système UF ; Consommation d'eau brute = débit total dans la laveuse, à savoir la somme des alimentations en eau fraîche et en eau recyclée
(a)      dans ce rapport, les chiffres se réfèrent à la consommation de laine brute, comme toutes les autres valeurs spécifiques à la production. Dans le document de référence d'origine, les valeurs spécifiques à la production sont liées à la laine propre (environ 60 à 70 % de laine brute)

Tableau 3.3 : Vue d'ensemble des flux du lavage de la laine (laine extra fine)

Consommation d'eau

Le lavage de la laine a la réputation de consommer une grande quantité d'eau. [18, VITO, 1998] indique 10 à 15 l/kg de laine brute comme étant la tranche de consommation d'eau des installations traditionnelles, bien que des valeurs inférieures aient été observées par les entreprises ayant fait l'objet de l'enquête.

La consommation spécifique nette peut être réduite par l'installation d'un circuit de récupération de la graisse et des impuretés, qui assure le recyclage de l'eau vers les cuves de lavage. Il est également possible d'appliquer une technologie de recyclage similaire à celle des eaux usées de rinçage. L'usine L disposait d'une telle configuration, utilisant l'ultrafiltration pour le traitement de l'eau de rinçage. 

En plus des équipements de recyclage ci-dessus intégrés au procédé, les usines ont également la possibilité, grâce à des installations de traitement des effluents par évaporation, de recycler le condensat provenant de l'évaporateur pour l'alimentation des cuves de lavage et/ou de rinçage. Cinq des usines de l'enquête traitent les effluents par évaporation, mais seulement trois d'entre elles recyclent le condensat. L'une des usines qui ne procèdent pas au recyclage du condensat, cite des problèmes d'accumulation d'ammoniac et d'odeurs motivant le non-recyclage.

Dans le traitement du lavage de laine fine, le débit d'eau brut dans la laveuse varie fortement, allant de 5 l/kg dans le cas de l'usine N, à plus de 10 l/kg pour l'usine E. La dernière opère apparemment dans des conditions similaires à celles de l'usine G. Toutefois, elle dispose d'un système ancien et complexe pour la collecte, la décantation et la filtration des effluents, ce qui explique probablement sa performance plus réduite. L'usine G recycle les bains de lavage à un taux trois fois supérieur à celui de l'usine N.

La consommation d'eau varie encore davantage que le débit d’eau brute (de 10 l/kg dans le cas de l'usine E à 0,36 l/kg pour l'usine J). Dans cette dernière, cette consommation spécifique d'eau nette qui est très basse est obtenue par un recyclage complet du condensat provenant de l'installation de traitement des effluents (bassin anaérobie/évaporation), en plus d'une quantité d'eau non spécifiée provenant du recyclage intégré au procédé par l'intermédiaire d'un circuit d'élimination des graisses et des impuretés.

Parmi les laveurs de laine grossière, deux installations disposent de circuits d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse, qui recyclent l'eau vers la première cuve de lavage ; l'un deux dispose également d'un circuit de recyclage de l'eau de rinçage (usine L). Les trois usines de lavage effectuent le blanchiment dans la dernière cuve de la ligne de lavage, en utilisant du peroxyde d'hydrogène et en isolant les cuves de blanchiment du contre-courant.

Dans deux usines, il est possible de calculer le débit d'eau brute dans la laveuse. Dans les deux cas, elle est considérablement plus élevée que celle rencontrée dans les autres usines, à l'exception  d'une, parmi celles assurant le lavage de la laine fine. Cela peut être dû au fait que les laines grossières contiennent davantage d’impuretés que les laines fines [187, INTERLAINE, 1999] .

La consommation d'eau nette varie considérablement dans les trois usines. L'usine C détient la consommation d'eau nette la plus élevée de chacune des usines de l'enquête, qui traitent des laines fines et grossières. Cette usine ne recycle aucun bain. Dans l'usine H, la consommation d'eau nette est modérément réduite, ce qui est obtenu par l'utilisation du circuit d'élimination des impuretés et de récupération de graisse dont la capacité était la plus grande parmi tous les circuits des entreprises enquêtées. L'usine L recycle l'eau de rinçage et dispose sans aucun doute d'autres équipements de recyclage pour obtenir sa faible consommation nette.

Le volume de production constitue un autre facteur, qui joue un rôle éventuel dans la consommation nette d'eau. La courbe en figure 3.1 de la consommation nette par rapport au volume de production, montre une tendance de la consommation spécifique nette d'eau qui diminue avec l'augmentation de la capacité de production. Il existe manifestement des usines, dont la consommation d'eau nette se situe en dessous de la norme, ce qui est représenté par la courbe.

Figure 3.1 : Courbe de la consommation spécifique nette d'eau par rapport au volume de production
[187, INTERLAINE, 1999]

La relation entre la consommation d'eau et la capacité de production peut s'expliquer par différentes raisons. En plus des économies d'échelle dans les entreprises de grande taille, la raison la plus importante est peut-être la perception, par l'usine, des économies liées à la réduction de la consommation d'eau. Quelques usines de taille moyenne s'estiment peut-être incapables de réaliser les investissements nécessaires ou elles ne disposent pas de ressources en personnel pouvant se consacrer à cette tâche [187, INTERLAINE, 1999] .

Aucune information détaillée n'ayant été communiquée sur les caractéristiques des circuits de récupération de la graisse existants dans les usines mentionnées dans le tableau 3.3, il n'est pas possible de tirer des conclusions des niveaux de consommation figurant dans le tableau.

Récupération de graisse

Un laveur (usine C) ne dispose d'aucune installation de récupération de graisse, tandis que les autres usines récupèrent entre 8 à 71 kg de graisse par tonne de laine brute traitée. Les laveurs de laine situés dans les minima (usine H = 13 kg/tonne et usine L = 8 kg/tonne) traitent en totalité ou de façon dominante des laines grossières, qui contiennent des pourcentages inférieurs de graisse sous une forme plus oxydée (moins hydrophobe), dont la séparation par centrifugation est plus difficile. L'usine E, qui se situe en haut de l'échelle, récupère 71 kg de graisse par tonne de laine traitée. Il s'agit d'une usine de lavage de laine fine, qui dispose d'une installation de récupération de graisse par centrifugation et par craquage à l'acide. L'équipement de craquage à l'acide produit une graisse de qualité inférieure, qui doit actuellement être considérée comme un déchet, plutôt que comme un sous-produit, étant donné que normalement elle ne peut être vendue et doit être mise en décharge. Les usines restantes, constituées entièrement ou de façon prédominante de laveurs de laine fine, récupèrent entre 22 et 42 kg de graisse par tonne de laine brute (ce qui équivaut à une moyenne de 30 kg/tonne).

Consommation de produits chimiques

Les détergents et les adjuvants constituent les produits chimiques les plus importants utilisés par les laveurs. Quant aux données reprises dans les tableaux 3.1 et 3.2, sept des laveurs utilisent des détergents à l'éthoxylate d'alcool et cinq utilisent des éthoxylates d'alkylphénol (les données indiquées ne concernent que deux usines). Deux laveurs du Royaume-Uni indiquent utiliser des "détergents assistés de solvant" pour éliminer les marques indélébiles des toisons. Huit laveurs emploient du carbonate de sodium en tant qu'adjuvants, deux utilisent de l'hydroxyde de sodium et deux n'emploient aucun adjuvant.

Aucune information n'a été communiquée sur les types de détergents utilisés par les usines de lavage de laines extra fines auxquelles se réfère le tableau 3.3.

Les clients des laveurs de laines grossières (pour tapis) leur demandent souvent de blanchir la fibre en ajoutant du peroxyde d'hydrogène et de l'acide dans la dernière cuve de rinçage. Parmi les laveurs, cinq indiquent le faire régulièrement ou occasionnellement.

Les sept utilisateurs d'éthoxylates d'alcool consomment en moyenne 9,1 g de détergent par kg de laine brute (tranche de 3,5 à 16 g/kg), tandis que les cinq utilisateurs d'éthoxylates d'alkylphénol emploient en moyenne 8 g de détergent par kg de laine brute (tranche de 5 à 16 g/kg). Il n'existe par conséquent ni preuve d'économies d'échelle, ni d'une plus grande efficacité souvent revendiquée  pour les éthoxylates d'alkylphénol par rapport aux éthoxylates d'alcool.

On prétend également fréquemment que le lavage des laines fines nécessite une quantité plus élevée de détergent que celui des laines grossières. L'enquête démontre, que les laveurs de laine fine utilisent en moyenne 7,5 g de détergent par kg de laine brute (tranche de 5 à 10 g/kg), contre une moyenne de 8,5 g de détergent par kg de laine brute (tranche de 3,5 à 16 g/kg) pour les laveurs de laine grossière. Cette revendication, elle aussi, semble donc dénuée de fondement. 

La figure 3.2 montre qu'il existe une relation entre le taux de détergent mis en oeuvre et celui rejeté dans les effluents vers les installations de traitement des eaux usées des usines. Le détergent qui est évacué dans les effluents en provenance de la laveuse est perdu, tandis que le recyclage du détergent par le circuit de récupération de graisse et d'élimination des impuretés en conserve une grande partie à l'intérieur de la laveuse. Il est à noter que les valeurs utilisées pour la constitution de ce schéma sont calculées à partir de la consommation annuelle, divisée par le total de laine traitée. Ces valeurs sont susceptibles de différer selon les taux de mise en œuvre en détergent dans les cuves de lavage utilisés dans les tableaux précédemment présentés (tableaux 3.1 et 3.2).

Figure 3.2 : Rapport entre le taux de détergent mis en oeuvre et le taux rejeté dans les effluents vers le traitement
[187, INTERLAINE, 1999]

D'autre part, pour les adjuvants, il n'existe aucun modèle évident lié au type de laine, à la consommation de détergent ou aux conditions de lavage.

Plusieurs laveurs indiquent également utiliser pour le nettoyage des quantités variables d'acides et d'alcalis, parmi lesquels figurent des acides hydrochloriques, nitriques, phosphoriques, et sulfuriques, un mélange d'acides organiques et inorganiques ainsi que de la soude caustique. De même, l'utilisation du chlorure de sodium pour la régénération de l'installation de traitement de l'eau a été mentionnée. Des quantités significatives de produits chimiques sont utilisées par quelques laveurs dans les procédés de traitement des effluents pour lesquels, toutefois, peu de données sont disponibles  [187, INTERLAINE, 1999] .

Consommation d'énergie

Les usines ayant fait l'objet de cette enquête n'ont pas été questionnées sur la communication des chiffres relatifs à la consommation d'énergie. Les données présentées ici proviennent d'une enquête menée au Royaume-Uni en 1998 [1] .

La figure 3.3 présente la consommation d'énergie spécifique (en MJ/kg de laine brute) et la consommation spécifique nette en eau (l/kg de laine brute) des 11 usines, qui ont communiqué les données (les données reprises ne se réfèrent qu'au procédé de lavage et n'incluent pas la consommation d'énergie pour l'installation de traitement des eaux usées).

La figure 3.4 présente une comparaison entre les consommations d'énergie et d'eau, et met l'accent sur le rapport immédiatement évident entre ces deux consommations. Dans la mesure du possible, les chiffres utilisés ne se réfèrent qu'au lavage et aux procédés apparentés, tel que le traitement des effluents.

Aussi bien la consommation d'énergie que celle de l'eau varie largement. La consommation d'énergie s'élève de 4,28 à 19,98 MJ/kg (en moyenne 9,29 MJ/kg), et la consommation d'eau varie entre 1,69 à 18 l/kg (en moyenne 8,16 l/kg). R² pour la corrélation est de 0,906.

Figure 3.3 : Les consommations d'énergie et d'eau dans 11 usines du Royaume-Uni
[187, INTERLAINE, 1999]

Figure 3.4 : Comparaison entre les consommations d'énergie et d'eau pour 11 usines de lavage au Royaume-Uni
[187, INTERLAINE, 1999]

Dans l'étude britannique il n'existe aucune relation entre la consommation d'eau et la production de l'usine (ce qui est le cas dans l'étude de l'Europe toute entière). Voir figure 3.5.

Figure 3.5 : Consommation d'eau comparée à la production pour 11 usines de lavage au Royaume-Uni
[187, INTERLAINE, 1999]

Il existe probablement deux raisons pour expliquer la relation entre les consommations d'énergie et d'eau. Ce qui s'avère le plus évident est le fait que beaucoup d'énergie thermique consommée dans le lavage de la laine est utilisée pour le chauffage de l'eau. De façon moins manifeste, il est plausible que les usines, qui ont consacré du temps et des efforts (et peut-être du capital) à la réduction de la consommation d'eau, auront également porté leur attention à la diminution de la consommation d'énergie. Cette hypothèse est étayée par le fait que le chauffage d'un litre d'eau à la température de la cuve de lavage consomme 0,21 MJ, tandis que la pente de la courbe de régression en figure 3.4 ci-dessus est de 1,09 MJ/l [187, INTERLAINE, 1999] .

Demande chimique en oxygène

Les charges spécifiques en DCO avant le traitement des eaux usées sont indiquées dans le document  INTERLAINE pour quelques usines seulement (voir les tableaux 3.1, 3.2 et 3.3). Toutefois, une DCO globale de l'ordre de 150 à 500 g/kg de laine brute a fait l'objet d'une estimation dans le résumé final (voir figure 3.6).

Mise à part la quantité de polluants présents dans la matière brute, la DCO dans les effluents immédiatement après le procédé, est également influencée par l'efficacité du système de récupération de graisse et des impuretés. En effet, la graisse de laine, les impuretés et le suint contribuent principalement à la charge en DCO, tandis que le détergent peut être considéré comme étant le produit qui y participe le moins. A cet égard, les charges spécifiques en DCO peuvent être sommairement estimées sur la base des données disponibles, en prenant en considération :

la quantité de DCO contenue dans la laine brute (556 kg de DCO/tonne de laine fine brute et  315 kg de DCO/tonne de laine grossière brute, voir également section 2.3.1.2),

la quantité de graisse éliminée et/ou récupérée dans les effluents (en supposant que la graisse soit le principal contributaire dans la DCO).

Les données, dont on dispose des usines de l'enquête sur les niveaux de DCO après le traitement des eaux usées, sont résumées dans le tableau 3.4. Les usines ont été subdivisées en entreprises qui rejettent directement dans les eaux de surface et en entreprises qui évacuent les effluents vers une station d'épuration après pré-traitement sur site. Une usine assure un recyclage complet des effluents par un traitement d'évaporation. Par conséquent, elle n'a aucun rejet d'eaux usées. 

Quelques uns des chiffres du tableau 3.4 sont estimés ou calculés sur la base d'autres données fournies. Pour permettre de faire la distinction entre les valeurs fournies directement par les usines et les données estimées ou calculées, les premières sont imprimées en caractères gras.

Lors du calcul de la charge DCO qui entre dans l'environnement par suite des activités des laveurs de laine rejetant les effluents pré-traités à l'égout, il a été supposé que le taux d'élimination massique de DCO dans les stations d'épuration d'eau est de 80 %. Celui-ci est considéré comme un taux d'élimination approprié, bien qu'il n'existe aucune preuve solide pour étayer cette hypothèse.

Les traitements utilisés par les usines qui ont répondu au questionnaire, incluent tous les types de procédés (coagulation/floculation, évaporation, filtration sur membrane et traitement biologique aérobie/anaérobie).

Malheureusement, tous les types de pré-traitements des effluents ne sont pas représentés. Par exemple, aucune des usines ayant répondu n'utilise la flottation à l'air dissout (FAD) pour la séparation après l'adjonction de coagulants/floculants dans les effluents (en effet, toutes les usines emploient des centrifugeuses de décantation ou des hydrocyclones).

Une seule usine pratique la filtration sur membrane (dans ce cas uniquement l'ultrafiltration (UF) sur les effluents provenant du rinçage) - les autres types de filtration sur membrane n'étant pas représentés. Aucune usine n'utilise la digestion anaérobie aux seules fins de traitement des effluents de lavage, bien que l'existence d'une telle usine en Italie soit connue. 

Il existe également des usines en Italie, qui font appel au traitement aérobie biologique conventionnel (installations similaires à celles utilisées pour le traitement urbain des eaux usées) et un traitement anaérobie associé à un traitement aérobie biologique [187, INTERLAINE, 1999] .

Parmi ces usines quatre rejettent les effluents directement dans les eaux de surface. Deux d’entre elles (les usines C et N) réalisent un traitement avant rejet selon des standards élevés. Etonnamment, les deux autres usines rejettent des effluents non traités. L'une de ces usines est connue pour avoir installé un équipement de traitement des effluents par floculation/coagulation depuis qu'elle a répondu au questionnaire.

L'usine J assure un recyclage complet des effluents après évaporation. L'usine N recycle les effluents suite à un traitement par évaporation et à une bio-filtration, mais rejette les effluents du rinçage dans les eaux de surface après aération prolongée.

Toutes les autres usines (au nombre de six) rejettent à l'égout et, dans tous les cas, les effluents rejetés font l'objet d'un traitement aérobie biologique dans une station d'épuration des eaux usées urbaine. La majorité de ces usines (quatre) pré-traitent leurs effluents sur site, grâce à des procédés physico-chimiques de coagulation/floculation, bien que seule l'usine K traite aussi bien les effluents de rinçage que les effluents de lavage. 

Traitement sur site

DCO après traitement sur site

Boue

DCO après traitement hors site

Usine

Bains de lavage

Bains de rinçage

(mg O₂/l)

(g/kg)

(g/kg)

(g/kg)

Aucun rejet direct

Bains de lavage (après récupération de la graisse) et recyclage des bains de rinçage après bassin de décantation anaérobie et traitement d&rsquo;évaporation

0

0

55

0

J

Rejet direct    

Néant

19 950 c)

299 c)

299 c)

B

Néant

19 950 c)

299 c)

299 c)

D

Evaporateur (la société ne dispose pas d'un équipement de récupération de graisse)       

260

3,4

315 b)

3,4

C

Evaporateur + Bioréacteur (l'eau est recyclée vers la cuve de rinçage)

Aération prolongée (4 à 5 jours)

120

0,2

75 d)

0,2

N

Rejet indirect

Aluminium/ floculation polymérique Hydrocyclone
Néant

9 000 e)

73 e)

233 b)

14,6 f)

G

Floculation acide/polymérique
Centrifugeuse de décantation
Néant

15 000

60

145 a)

12 f)

H

Fer/chaux/floculation polymérique 
Centrifugeuse de décantation

3 900

33

135 a)

6.6 f)

K

Craquage à l'acide
Filtre-presse

Néant

4 000

42

154 a)

8.4 f)

E

Aération (4 à 5 jours)

2 800

25

113 a)

5 f)

F

Evaporateur
Recyclage par UF (le concentrat est amené vers l'évaporateur) 

500

1,3

185 a)

0,3 f)

L

Source [187, INTERLAINE, 1999]

Remarques :
Les chiffres en caractères gras sont des valeurs fournies directement par les usines, les autres valeurs ayant fait l'objet d'un calcul ou d'une estimation.
a)  poids à sec
b)  peut être sec ou humide
c)  calculé comme suit : teneur en DCO de la laine grossière 315 kg/tonne, dont 95 % sont présents dans les eaux usées non traitées ; la consommation d'eau est supposée à 15 l/kg de laine brute.
d)  poids à sec estimé. Il s'agit de la boue provenant du circuit de récupération de la graisse et du traitement aérobie biologique (le concentrat en sortie de l'évaporateur est incinéré et génère des cendres et non pas de la boue).
e)  calculé comme suit : teneur en DCO de la laine fine de 556 kg/tonne, dont 95 % sont présents dans les eaux usées non traitées ; la consommation d'eau est estimée à 15 l/kg de laine brute.   
f)   calculé en supposant que l'installation municipale de traitement aérobie élimine 80 % de la DCO

Tableau 3.4 : Vue d'ensemble des procédés de traitement des effluents et du rendement associé en DCO et boue

Les rejets des usines varient beaucoup, allant de zéro à 73 kg de DCO/tonne de laine brute traitée, en fonction des différences qui existent au niveau des traitements appliqués sur site. Toutefois, toutes les usines, dont les rejets sont supérieurs à 3,4 kg de DCO/tonne, rejettent à l'égout et paient une taxe d'assainissement pour le traitement ultérieur. La plage de DCO rejetée dans l'environnement après traitement est alors de 0 à 15 kg/tonne. La meilleure performance d'une usine qui n'assure pas le recyclage complet des effluents traités (par évaporation) est de 0,2 kg de DCO/tonne pour l'usine N, mais les émissions de DCO dans l'environnement par l'usine L via l'égout, estimées à 0,3 kg/tonne, sont similaires.

Boue

En ce qui concerne les boues générées par le traitement des effluents, beaucoup de laveurs n'indiquent pas si les poids déclarés constituent des valeurs à l'état humide ou à l'état sec. Ces exemples sont mentionnés dans le tableau 3.4. A l'exception de deux cas, la génération de boue (à l'état sec) se situait dans une plage d'environ 100 à 300 kg/tonne de laine brute. L'usine J traite les effluents par décantation anaérobie, suivie d'une évaporation, et constate d'ores et déjà que la génération de boue n'est que de 55 kg/tonne. Ce chiffre se réfère peut-être à la boue ou au concentrat après évaporation et n'inclut pas la boue générée par décantation anaérobie. De toute façon, il est peu probable qu'il représente la production totale de boue de l'usine J. L'usine N traite les effluents du lavage par évaporation et incinération, ce qui génère 20 kg/tonne de cendres et non pas de la boue. Dans cette usine, les boues sont générées par décantation gravitaire et en plus, par centrifugation dans le circuit de récupération de graisse/impuretés et par le traitement aérobie biologique des effluents de rinçage. Avec 75 kg/tonne, les chiffres indiqués sont considérés comme corrects [187, INTERLAINE, 1999] .

La boue est mise en décharge sans être pré-traitée ou trouve d'autres utilisations, telle que la fabrication de briques ou de fertilisants pour l'agriculture après compostage. Dans un seul cas, elle est incinérée.

Ectoparasiticides

Les résidus de médicaments vétérinaires présents dans les effluents du lavage de la laine présentent un potentiel de nuisance à l'environnement. Les ectoparasiticides les plus communément rencontrés et les problèmes en matière d'environnement liés à leur libération dans les effluents ont déjà été décrits dans les sections 2.1.1.9 et 2.3.1.2.

Le questionnaire adressé aux laveurs, leur demandait de fournir une information quantitative sur les pays d'origine des laines dont ils assurent le lavage. Grâce à cette information, en combinaison avec la base de données d'ENco concernant les pesticides de la laine et du poil (voir section 2.1.1.9), il a été possible d'estimer la teneur moyenne en biocides à l'arrivée de la matière première. Les résultats de ce calcul sont indiqués dans tableau 3.5, qui représente les concentrations de chacun des ectoparasiticides dans une fourchette de 2 à 15 mg/kg de laine brute.

Usine

Total organochlorés (a)
g/tonne laine brute

Total organophosphorés (b)

g/tonne laine brute

Total pyréthroïdes synthétiques (c)
g/tonne laine brute

B

2,73

1,13

0,29

C

5,05

4,14

0,31

D

2,31

1,09

0,05

E

0,12

4,61

1,41

F

0,10

3,93

1,18

G

0,60

4,86

6,25

H

0,22

18,7

4,55

J

3,03

4,02

4,30

K

0,32

16,3

4,36

L

0,53

19,0

3,79

M

0,57

4,65

5,73

N

0,30

4,98

2,76

Source [187, INTERLAINE, 1999]

Notes
(a)   Somme de alpha-, beta-, gamma et delta-hexachlorocyclohexane, hexachlorobenzene, heptachlor, heptachlor-epoxide, aldrine, dieldrine, endrine, endosulphan, DDD et DDT.
(b)     Somme de chlorfenvinphos, dichlofenthion, diazinon et propétamphos.
(c)     Somme de cyhalothrine, cyperméthrine, deltaméthrine et fenvalerate.

Tableau 3.5 : Teneur moyenne en biocides organochlorés, organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques des laines traitées par 12 laveurs

Les charges des émissions de pesticides rejetés dans les effluents par les sociétés ayant fait l'objet de l'enquête ne sont pas disponibles. Elles peuvent toutefois être estimées sur la base des facteurs de division eau-graisse de ces composés.

Les biocides sont éliminés par les circuits d'élimination des impuretés et récupération de graisse intégrés au lavage, ainsi que par la station d’épuration des eaux usées en fin de canalisation. Par exemple, une usine, en estimant qu'elle élimine dans son circuit de récupération de graisse 25 % du total de la graisse présente dans la laine brute, éventuellement 5 % supplémentaires dans son circuit d'élimination auquel s'ajoute l'efficacité de la station d'épuration (égale à 80 %), a un taux global de récupération de graisse de 86 %. On estime que les biocides lipophiles suivent le même modèle d'élimination que celui de la graisse. De même, les circuits de recyclage de l'eau de rinçage, s'il y en a, sont également susceptibles d'éliminer une certaine quantité de biocides.

De nombreuses études sur le sort des ectoparasiticides présents dans le procédé de lavage de laine ont été réalisées, et ces questions ont déjà été traitées dans la section 2.3.1.2. Les hypothèses possibles sont énumérées ci-après [103, G. Savage, 1998] :

96 % des pesticides dans la laine sont éliminés (4 % sont retenus sur la fibre après lavage) dont 1/3 (cette part peut être plus faible dans certains cas) est retenu dans la graisse récupérée sur site ;

la fraction restante (qui ne doit pas être associée à la laine, la graisse et les impuretés) est rejetée dans les effluents et soumise à un traitement des eaux usées.

Les exceptions à ce fonctionnement sont :

les pesticides solubles à l'eau (par exemple le cyromazine et le dicyclanil); dans ce cas il est supposé que 4 % de la quantité initiale restent sur la fibre, excepté qu'aucun autre pesticide n'est éliminé par la récupération de la graisse de laine ou le traitement sur site ; pour cette raison 96 % de la quantité initiale sont retrouvés dans les eaux usées ;

triflumuron : des études récentes ( [103, G. Savage, 1998] ) ont démontré que le triflumuron s'associe partiellement à la graisse et en partie aux impuretés. Par conséquent, une proportion plus importante de ce résidu de pesticide est probablement retenue sur site. En particulier, il peut être supposé que 90 % des résidus sont retenus sur le site (y compris la quantité retenue sur la fibre de laine et dans la graisse de laine récupérée).

En ce qui concerne les performances obtenues par le traitement des eaux usées, le tableau 3.6 récapitule les résultats de la surveillance des installations de traitement des effluents de lavage de la laine réalisée par ENco en 1997/98 [2] . Les résultats repris dans le tableau, qui constituent une comparaison avant et après traitement, ont été obtenus par une analyse d'échantillons diversifiés prélevés pendant 24 heures sur 10 jours distincts. Le tableau indique également un rendement faible dans l'élimination des insecticides organophosphorés par les systèmes à évaporation, en raison de leur volatilité (voir également section 2.3.1.2).

Usine

Type de traitement

Taux d'élimination (%) dans l'installation de traitement des effluents

Graisse

DCO

MES

OC

OP

SP

Total des biocides

1

CF avec Fe

86

84

89

83

88

94

88

2

CF avec acide

89

73

89

69

78

40

77

3

HAC

82

70

75

72

75

75

75

4

BF avec Fe

93

75

83

96

56

71

59

5

CF

73

70

75

76

91

94

91

6

CF avec Fe

80

80

77

81

76

74

76

7

HBF avec Fe

96

83

94

90

92

89

92

8

Evap

100

99

100

97

72

100

78

Source [187, INTERLAINE, 1999]

Remarques :
DCO = demande chimique en oxygène 
MES = matières en suspension  
OC = organochlorés
OP = organophosphorés
SP = pyréthroïdes synthétiques
CF = floculation en continu
HAC = craquage à chaud à l'acide
BF = floculation en discontinu
HBF = floculation à chaud en discontinu
Evap = évaporation

Tableau 3.6 : Performance des installations de traitement des effluents dans l'élimination de la graisse de laine, de la DCO, des matières en suspension et des ectoparasiticides dans les effluents de lavage de la laine

Des données supplémentaires proviennent d'une autre étude [3] menée par ENco, dans laquelle les flux des trois produits chimiques les plus couramment utilisés diazinon (OP), propetamphos (OP) et cyperméthrine (SP) - rejetés à l'égout par sept usines de lavage ont été calculées et comparées aux teneurs présentes dans la laine brute à l'arrivée. Ces dernières valeurs ont été obtenues en utilisant les concentrations moyennes des résidus selon la base de données d'ENco pour le mélange d'origines de laine lavée dans chaque usine. Les résultats sont présentés dans le tableau 3.7.

Usine

Diazinon

Propetamphos

Cyperméthrine

Dans la laine en g/tonne

Dans les effluents

en g/tonne

Taux d'élimination

%

Dans la laine g/tonne

Dans les effluents

g/tonne

Taux d'élimination

%

Dans la laine

g/tonne

Dans les effluents

g/tonne

Taux d'élimination

%

T

8,63

1,63

81

9,99

0,57

94

5,58

0,05

99

U

8,16

0,66

92

8,63

0,37

96

5,30

0,04

99

V

5,30

0,59

89

2,72

0,17

94

3,45

0,15

96

W

6,14

1,14

82

7,80

0,61

92

4,12

0,21

95

X

4,59

0,10

98

0,19

0,02

91

3,60

0,52

86

Y

8,16

1,48

82

10,60

0,78

93

5,41

0,20

96

Z

10,76

0,17

99

12,10

0,36

97

7,6

0,02

100

Source [187, INTERLAINE, 1999]

Tableau 3.7 : Résidus de produits chimiques présents dans la laine brute et dans les effluents de lavage rejetés à l'égout par 7 usines

En comparant les résultats dans le tableau 3.6 et le tableau 3.7, on peut constater que les taux globaux d'élimination des produits chimiques dans les effluents de lavage sont considérablement plus élevés que les taux d'élimination dans les installations de traitement des effluents. Comme il a été dit précédemment, le reste est sans doute évacué dans les circuits d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse.

Le comparatif ci-dessus porte sur l'élimination des produits chimiques de traitement des moutons dans les installations de traitement physique et physico-chimique des effluents. Il est possible que des traitements biologiques prolongés détruisent au moins quelques uns des produits chimiques. Dans le cadre de l'enquête européenne décrite dans ce chapitre, l'un des laveurs traite les effluents de rinçage par une aération prolongée (4 à 5 jours). Ce traitement est connu pour éliminer tous les pesticides organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques à l'exception du dichlofenthion [4] , [5] , les organochlorés n'étant éliminés que partiellement. Les traitements biologiques de courte durée ne sont pas supposés assurer la décomposition des produits chimiques, mais ils sont susceptibles de les éliminer par absorption dans les composants lipides de la biomasse.

La figure 3.6 tente de définir pour 1 tonne de laine brute les fourchettes de consommation et d'émission du procédé de lavage et du traitement des eaux usées. Avec l'intégration de quelques résultats obtenus par des sondages précédents, la définition des plages est basée sur les résultats d'enquête réalisée par ENco en 1996 et 1998 auprès d'usines de lavage. Il est à noter que quelques-unes des plages indiquées ne sont pas applicables de manière générale. Ainsi, par exemple, la fourchette des valeurs pour les floculants utilisés dans le traitement sur site n'est valable que pour les sociétés qui disposent d'une installation de traitement des effluents par coagulation/ floculation.

Figure 3.6 : Diagramme du procédé de lavage et de traitement des effluents (sur et hors site) avec les valeurs à l'entrée et en sortie
[187, INTERLAINE, 1999]

3.2.2 Lavage en milieu solvant

Les valeurs en entrée et en sortie du procédé sont reprises dans le tableau 3.8. Ces valeurs sont basées sur la production de 500 kg/h de fibres de laine propres d'une installation Wooltech. 852,6 kg/h de laine brute à l'alimentation se composent spécifiquement de 500 kg/h de fibres de laine, 128 kg/h de graisse, 102 kg/h de impuretés, 42,6 kg/h de suint et de 80 kg/h d'eau. On peut rencontrer des variations importantes au niveau des polluants (pesticides, impuretés et graisse).

Flux pour une production de :

Valeur spécifique à l'entrée / en sortie de la production de :

500 kg/h de laine propre

Unité

1 kg de laine brute

1 kg de laine propre

Unité

A L'ENTREE

Eau 

Total

124

kg/h

0,145

0,219

kg

humidité laine

20

kg/h

0,023

0,035

kg

humidité air

4

kg/h

0,005

0,007

kg

vapeur

100

kg/h

0,117

0,177

kg

Solvant

trichloréthylène

10

kg/h

11,7

17,7

g

Energie

électricité

207

kWh

0,243

0,368

kWh

gaz naturel

674

MJ/h

0,79

1,19

MJ

EN SORTIE 

Laine propre à l'état sec

Total

563,1

kg/h

660

1000

g

fibre de laine

500

kg/h

586

888

g

humidité laine

60

kg/h

70

106

g

graisse

0

kg/h

0

0

g

impuretés

0,8

kg/h

0.9

1,4

g

suint

2,3

kg/h

2,7

4,1

g

pesticide (total)

-

kg/h

-

-

g

trichloréthylène

0

kg/h

0

0

g

Impuretés

Total

109,3

kg/h

128

194

g

impuretés

98

kg/h

114,9

174

g

graisse

7

kg/h

8,21

12,4

g

suint

4,3

kg/h

5,04

7,64

g

pesticide (total)

0,000138

kg/h

0,00016

0,00024

g

TCE

0

kg/h

0

0

g

Graisse

Total

160,2

kg/h

188

285

g

graisse

121

kg/h

141,9

215

g

impuretés

3,2

kg/h

3,75

5,68

g

suint

36

kg/h

42,2

64

g

pesticide (total)

0,00256

kg/h

0,003

0,00454

g

trichloréthylène

0

kg/h

0

0

g

Emissions dans l'eau

Total

124

kg/h

0,145

0,22

kg

eau

124

kg/h

0,145

0,22

kg

trichloréthylène

0

kg/h

0

0

g

Emissions dans l'air

Total

643,01

kg/h

0,765

1,157

kg

air

643

kg/h

0,754

1,14

kg

trichloréthylène

0,01

kg/h

0,011

0,017

g

Non retenu (1)

trichloréthylène

5

kg/h

5,86

8,88

g

Source : [201, Wooltech, 2001]

⁽¹⁾ Une affectation de 5 kg/h a été autorisée

Tableau 3.8 : Valeurs estimées à l'entrée et en sortie du procédé dans le système de nettoyage Wooltech

Les commentaires ci-après s'appliquent (voir également figure 2.5) aux données communiquées [201, Wooltech, 2001] :

Laine propre : il est à noter que cette laine est exempte de pesticides, étant donné que tous les pesticides se séparent facilement du solvant et sont éliminés avec la graisse (des données analytiques ont été soumises pour étayer cette constatation). Cela présente un avantage supplémentaire pour l'usine de finissage textile, étant donné qu'il lui est plus facile de se conformer aux valeurs limites des émissions de pesticides.

Dosage du solvant : une consommation nominale de 10 kg/h est annoncée. Toutefois, on obtient généralement des consommations inférieures, sachant qu'elles sont subordonnées aux problèmes de maintenance.

Graisse : elle se présente en sortie sous forme d'un flux chaud liquide. Bien qu'elle contienne une certaine quantité d’impuretés et de suint, des procédés ont été présentés qui en assurent la séparation, si une qualité de  graisse supérieure est exigée (il est possible d'utiliser à la fois le craquage à  l'acide et celui sans acide). De même, la graisse finale peut être utilisée en tant que combustible du procédé.

Toison et humidité : les teneurs en eau proviennent de l'humidité de la laine, de l'eau utilisée dans le procédé (vapeur utilisée dans les gicleurs à vide) et de l'humidité de l'air à l'intérieur de l'équipement. Cette eau est traitée en deux phases (voir également section 2.3.1.3). Dans la première phase, la plus grande partie du solvant est récupérée par chauffage de l'eau et stripping à l'air. Ainsi 99,98 % du solvant présent sont récupérés. Celui-ci est recyclé à travers l'installation. Dans la deuxième phase, les traces minimes de résidus de solvant (taux en ppm) dans l'eau sont détruites par un procédé qui utilise des radicaux libres, basé sur la réaction de Fenton. Le solvant récupéré, par exemple par suite d'activités de maintenance, est traité de la même façon.

Impuretés : le rinçage des matières solides et la re-centrifugation avant séchage peuvent éliminer la teneur en graisse. Les matières solides peuvent être utilisés en remblai. Des semences présentes dans ces matières ont été rendues infertiles du fait de leur contact avec le solvant.

Rejets gazeux : pour maintenir l'équipement en légère dépression, l'air est évacué de l'installation. Cet air est traité par un système d'adsorption pour la récupération des vapeurs de solvant. Comme pour l'eau du procédé, la destruction du solvant restant implique un traitement d'épuration, suivi d'une destruction oxydante.

[1] Communication personnelle par M. Madden, ENco, 1999
[2] ENco, résultats de 1997 et 1998 non publiés
[3] ENco, résultats non publiés de 1998   
[4] Le dichlofenthion est un pesticide organophosphoré qui était autrefois prescrit pour le traitement des moutons en Nouvelle Zélande. Etant particulièrement résistant à la biodégradation, sa prescription a été retirée.
[5] G Timmer, Bremer Wollkämmerei, communication à titre privé, 1998.

3.3 Ennoblissement textile

Dans les sections qui suivent, les exemples de niveaux de consommation et d'émissions sont relatives aux activités appartenant aux catégories identifiées au chapitre 2 (voir la section 2.14).

Les informations proviennent de sources diverses ([179, UBA, 2001] , [198, TOWEFO, 2001] , [200, Suède, 2001] , [199, Italie, 2001] , [193, CRAB, 2001] , [31, Italie, 2000] ) et sont le résultat d'enquêtes réalisées dans un certain nombre d&rsquo;entreprises d&rsquo;ennoblissement textile en Europe sur une période de cinq ans (1995 à 2001).

En ce qui concerne la consommation de produits chimiques, sauf indications contraires, les calculs ont été effectués en tenant compte des quantités de produits prêts à l'emploi, y compris l'eau dans le cas de formulations liquides. Il convient d'avoir cet élément à l'esprit lorsque l'on compare les niveaux de consommations des différentes entreprises. Par exemple, les entreprises qui utilisent principalement des formulations de colorants liquides (c&rsquo;est souvent le cas des grandes usines) ont une consommation de colorant spécifique plus importante que les entreprises utilisant de la poudre ou des granulés.

3.3.1 Usines d'ennoblissement de fil et/ou floc

3.3.1.1 Usines d'ennoblissement de floc : principalement viscose, polyester, polyacrylique et/ou coton

Pour cette catégorie, les seules informations disponibles ont trait aux émissions dans l'eau. Les chiffres sont compilés dans le tableau 3.9. En raison des rapports de bain faibles et du petit nombre de bains de traitement, le débit d'eaux résiduaires spécifiques est faible. Les chiffres du tableau 3.9 sont confirmés par &ldquo;FhG-ISI, 1997&rdquo; qui fait mention de rejets compris entre 14 et 18 l/kg pour trois autres entreprises.

TFI 1

TFI 2

Débit d'eaux usées (l/kg)

34

10

DCO       (mg O₂/l)

                (g O₂/kg)

1945

67

1300

13

DBO5         (mg O₂/l)

                (g O₂/kg)

850

29

370

4

AOX      (Cl/l)

                (g/kg)

HC          (mg/l)

                (g/kg)

12.4

0.4

pH

Conductivité (mS/cm)

14.9

T (°C)

40

NH4             (mg/l)

                (g/kg)

N org.     (mg/l)

                (g/kg)

N total      (mg/l)

                (g/kg)

Cu           (mg/l)

                (mg/kg)

1.2

41

0.05

0.5

Cr            (mg/l)

                (mg/kg)

0.13

5

0.2

2

Ni            (mg/l)

                (mg/kg)

<0.02

Zn           (mg/l)

                (mg/kg)

0.71

25

0.3

3

Source: [179, UBA, 2001]

Notes:
Les cases vides signifient qu&rsquo;aucune donnée représentative n&rsquo;est disponible.

Tableau 3.9 : Concentrations et facteurs d'émission spécifiques des eaux résiduaires de deux usines spécialisées principalement dans l'ennoblissement de floc en viscose, polyester, polyacrylique ou coton

3.3.1.2 Usines d'ennoblissement de floc/rubans et fils principalement en laine

Le tableau 3.10 indique les niveaux de consommation et d'émissions dans le secteur des vêtements pour trois usines représentatives de teinture de laine à façon et une usine de teinture et filature (TFI 4). Les entreprises qui appartiennent à cette catégorie traitent des supports différents (bobines, écheveaux&hellip;) ce qui ne permet pas de comparaisons directes. Les usines dont les résultats apparaissent dans le tableau traitent toutes les quatre principalement des rubans de laine peignée, mais TFI 1, TFI 3 et TFI 4 teignent également un pourcentage variable de fil (tant sur bobine que sous forme d'écheveaux) tandis que TFI 2 ne traite que des rubans de laine peignée et des fibres en bourre.

Les chiffres de consommation spécifique d'eau reflètent en partie la production prédominante. TFI 4 possède des niveaux de consommation d'eau très élevés. Divers facteurs peuvent raisonnablement expliquer ces chiffres. Tout d'abord, en comparaison avec les autres installations, cette usine traite près de la moitié des matières sous forme d'écheveaux (ce qui exige des rapports de bain plus élevés). En deuxième lieu, (comme TFI 3), elle a également une forte production de traitement d'apprêt irrétrécissable, ce qui implique une phase supplémentaire de production. Le fait que cette société soit une usine intégrée produisant son propre fil de haute qualité et un produit supérieur (à un prix élevé) peut également expliquer qu&rsquo;ils semblent moins préoccupés des économies découlant d&rsquo;une réduction de la consommation d'eau.

Comme indiqué auparavant, tant TFI 3 que TFI 4 ont une forte activité liée au traitement d&rsquo;apprêts irrétrécissables. Une DCO spécifique plus élevé illustre cette différence par rapport aux deux autres usines. Toutefois, le niveau d&rsquo;AOX dans les eaux résiduaires évacuées serait plus représentatif. Des niveaux élevés en AOX sont habituels dans les effluents d'apprêt irrétrécissable de la laine, mais aucune donnée relative à ce paramètre n&rsquo;a été mise à disposition.

TFI 2 a une activité très importante de teinture au chrome, ce qui est confirmé par le facteur d'émission plus élevé pour le chrome (124 g/kg).

TFI 1

TFI 2

TFI 3

TFI 4

Production

Rubans laine peignée 64 %

Echeveau 16 %

Bobine 20 %

Rubans laine peignée 80 %

Floc 20 %

Rubans laine peignée 92 %

Echeveau 4 %

Bobine 4 %

Rubans laine peignée 52 %

Echeveau 41 %

Bobine 7 %

Entrées du procédé

Consommation spécifique d'eau (l/kg)

39,9

43,6

35,6

180

Energie électrique (kWh/kg)

0,6

0,7

0,5

1,1

Energie thermique (MJ/kg)

12,3

11,4

28

26,5

Colorants (g/kg)

15

36,2

12,2

26,6

Produits auxiliaires (g/kg)

9,4

23,9

111,2

142

Produits chimiques basiques (g/kg)

48,5

86,9

285,6

147

Emissions dans l'eau ⁽¹⁾

DCO       (g/kg)

29

22

46

65

DBO5         (g/kg)

Cu           (mg/kg)

<2

<2

<2

<2

Cr            (mg/kg)

70

124

64

36

Ni            (mg/kg)

<2

<2

<2

<2

Zn           (mg/kg)

12

52

36

54

Déchets

Déchets solides (g/kg)

11

21

15

Boues (g/kg) ⁽²⁾

8

9

24

172

Huiles de lubrification (g/kg)

0.04

0.09

Source [193, CRAB, 2001]

Notes:
Les cases vides signifient que les informations correspondantes ne sont pas disponibles.
(1) Les données sont mesurées dans le bassin  d'homogénéisation avant traitement sur site
(2)  Après traitement des eaux résiduaires sur site.

Tableau 3.10 : Aperçu des niveaux de consommation et d'émission de quatre usines d'ennoblissement de rubans de laine peignée/fils en laine.

3.3.1.3 Usines d'ennoblissement de fil : principalement en coton

Le tableau 3.11 contient des chiffres de concentration et des facteurs d'émission de quatre usines qui traitent des fils majoritairement en coton. Les débits d'eau varient entre 100 et 215 l/kg. Ces chiffres sont confirmés par &ldquo;FhG-ISI, 1997&rdquo; qui indique des chiffres plus faibles et plus élevés (68, 73, 78, 83, 120, 128, 149, 181, 271 l/kg). Le chiffre élevé de 271 l/kg (provenant d'une petite usine traitant moins de 0,5 tonne/jour) doit être analysé. Le débit d'eau spécifique élevé de TFI 4 correspond à une société qui teint un pourcentage élevé de matières sous forme d'écheveau. En cas de fuites d'eau provenant du procédé, l&rsquo;installation ne récupère pas complètement les eaux de refroidissement car elles doivent être traitées à la station d'épuration des eaux usées. Ceci explique probablement le chiffre élevé indiqué dans le tableau.

TFI 1

⁽¹⁾

TFI 2

⁽¹⁾

TFI 3

⁽¹⁾

TFI 4

⁽²⁾

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

105

108

120

215

DCO       (mg O₂/l)

                (g O₂/kg)

690

73

632

69

805

97

365

78

DBO5         (mg O₂/l)

                (g O₂/kg)

260

27

160

17

200

24

98 ⁽³⁾

21

AOX      (mg Cl/l)

                (g/kg)

0,36

0,04

HC          (mg/l)

                (g/kg)

<0,5

<0,05

1,2

0,1

pH

9,8

Conductivité(mS/cm)

7

6,2

T (°C)

27,3

33,5

NH4             (mg/l)

                (g/kg)

0,6

0,07

N org.     (mg/l)

                (g/kg)

11,1

1,3

N total    (mg/l)

                (g/kg)

10,1

2,2

P total    (mg/l)

                (g/kg)

2,1

0,45

Cu           (mg/l)

                (mg/kg)

0,19

20

0,12

13

0,13

16

0,1

21,5

Cr            (mg/l)

                (mg/kg)

<0,05

<6

0,02

4,3

Ni            (mg/l)

                (mg/kg)

0,32

34

<0,1

<11

Zn           (mg/l)

                (mg/kg)

0,2

43

Source: (1) [179, UBA, 2001] ; (2) [200, Suède, 2001]

Notes:
Les cases vides signifient que les informations correspondantes ne sont pas disponibles
⁽³⁾ Les données mentionnées ont trait à DBO₇

Tableau 3.11 : Concentration et facteurs d'émission spécifiques des eaux résiduaires de quatre usines d'ennoblissement de fils composés principalement de coton

Il est intéressant de noter les différences dans les chiffres de DCO en fonction des colorants utilisés. Des usines telles que TF1 et TF2 qui utilisent principalement des colorants réactifs, montrent une DCO beaucoup plus faible (environ 70 g/kg) comparées à TF3 qui utilise surtout des colorants de cuve (près de 100 g/kg). La valeur de DCO plus élevée dû à la teinture avec des colorants de cuve s'explique en partie par l'utilisation de produits auxiliaires textiles, tels que les dispersants dans le procédé de teinture de cuve. De plus, étant donné que certains colorants réactifs chromophores absorbent 2 à 3 fois plus de lumière par molécule que les colorants de cuve correspondants, la DCO pour la teinture de cuve peut être plus élevée du fait qu&rsquo;une plus grande quantité de colorant est nécessaire pour obtenir la même intensité de teinte par rapport aux colorants réactifs.

Les produits chimiques appliqués peuvent être regroupés sous 3 catégories: colorants, produits auxiliaires textiles et produits chimiques de base. Les chiffres (quoique fondés sur des données limitées) sont :

colorants :

~25

(g/kg de support textile)

produits auxiliaires textiles :

~70

(g/kg de support textile)

produits chimiques de base :

~400

(g/kg de support textile)

Il convient de noter que pour les entreprises qui teignent principalement à l&rsquo;aide de colorants réactifs, la consommation de produits chimiques de base peut être plus élevée en raison de l'apport élevé de sel neutre.

La consommation totale d'énergie spécifique est d'environ 11 kWh/kg, alors que la consommation d'électricité est d'environ 2 kWh/kg.

3.3.1.4 Usines d'ennoblissement de fil : principalement polyester

Le tableau 3.12 indique les chiffres de concentration et facteurs d'émission des eaux résiduaires pour huit usines dont l&rsquo;activité d'ennoblissement concerne principalement le fil de polyester.

TFI 1

⁽¹⁾

TFI 2

⁽¹⁾

TFI 3

⁽¹⁾

TFI 4

⁽¹⁾

TFI 5

⁽²⁾

TFI 6

⁽³⁾

TFI 7

⁽⁵⁾

TFI 8

⁽⁶⁾

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

125

65

66

148

75

64

102

171

DCO    (mg O₂/l)

            (g O₂/kg)

870

109

1917

125

1520

100

655

97

83

1320

85

1140

116

2280

390

DBO₅  (mg O₂/l)

            (g O₂/kg)

139

17

380

25

169

25

562

36

588

60

910

156

AOX   (mg Cl/l)

            (g/kg)

0,7

0,09

1,26

0,08

0,45

0,03

0,65

0,10

HC      (mg/l)

            (g/kg)

19

1,24

15

pH

8,2

7,7

8,6

7,7

7,7

7,5

Conductivité (mS/cm)

1.9

5

3

T (ºC)

24

26

44

35

NH₄     (mg/l)

            (g/kg)

31,2

3,9

8,2

0,54

7,6

1,12

43

2,77

16

1,63

N org. (mg/l)

            (g/kg)

13

1,63

17,3

1,14

9,5

1,41

N total (mg/l)

             (g/kg)

101

6,5

44

4,5

Phosphore total  (mg/l)

(g/kg)

Cu (mg/l)

      (mg/kg)

0,05

7,4

2

Cr  (mg/l)

      (mg/kg)

7

Ni  (mg/l)

      (mg/kg)

2

Zn (mg/l)

      (mg/kg)

22

Source: (1) [179, UBA, 2001] (de TFI 1 à TFI 4 correspondant aux sites 1 à 4 respectivement) ; (2) [193, CRAB, 2001] (correspondant au site 4); (3) [198, TOWEFO, 2001] (correspondant au site I 19); (4) [198, TOWEFO, 2001] (correspondant au site I 08); (5) [199, Italie, 2001] (correspondant au site 1)

Notes: Les cases vides signifient que les informations correspondantes ne sont pas disponibles.

Tableau 3.12 : Concentration et facteurs d'émission spécifiques des eaux résiduaires de huit usines d'ennoblissement de fils majoritairement en polyester

Sauf pour TFI 8, les débits d'eau spécifiques mentionnés varient de près de 65 à 148 l/kg. Ils ont été confirmés par &ldquo;FhG-ISI, 1997&rdquo; qui faisait état pour trois usines analogues des chiffres suivants : 63, 86 et 122 l/kg. Ces chiffres sont dans la même plage que pour les usines d'ennoblissement de fils de coton.

La valeur la plus haute de la fourchette (148 l/kg) concerne une usine qui traite également le fil en écheveaux (ceci est normalement associé à une consommation d'eau plus élevée due aux rapports de bain plus élevés). La consommation d'eau plus forte se justifie également par le fait que cette société traite aussi certains fils de coton qui sont mercerisés et teints avec des colorants azoïques, ces deux opérations exigeant des quantités d'eau relativement élevées.

Les usines d'ennoblissement de fils en polyester ont généralement des DCO plus élevées (97 à 125 g/kg) que les usines d'ennoblissement correspondantes qui traitent le coton. Ceci est principalement attribuable à deux facteurs différents :

l'utilisation de colorants dispersés

l'élimination des agents de préparation déjà présents sur la fibre entrante.

En ce qui concerne le premier facteur, l'utilisation de colorants dispersés implique des émissions correspondantes de dispersants (voir les sections 2.7.6.2 et 8.6.3). Ces produits auxiliaires (habituellement des condensats de sulfonates de naphtalène et de formaldéhyde, ainsi que des sulfonates de lignine), en dehors du fait qu'ils contribuent à l'augmentation de la charge de DCO de l'effluent final, sont solubles dans l'eau et difficilement biodégradables.

Pour ce qui est des agents de préparation, comme il a déjà été vu en section 2.6.4. Ils sont appliqués pendant la fabrication de la fibre et du fil, mais ils doivent être éliminés avant la teinture. Les formulations appliquées peuvent encore présenter une teneur significative de minéraux raffinés. La quantité d'huiles minérales qui est définie par le paramètre "hydrocarbures" (HC) n'a été mesurée que dans deux entreprises. Si l&rsquo;on examine le coefficient de pollution en hydrocarbures de TFI 2 (1,2 g/kg correspondant à une DCO de 3 g/kg), la part des huiles minérales dans la charge globale de DCO ne semble pas significative. Toutefois, le chiffre mentionné doit être examiné en détail. Si l'on tient compte d'une charge de 20 g/kg pour les agents de préparation avec une teneur moyenne de DCO de 3000 mg/g du produit, en supposant une élimination de 90 % de la fibre, on peut s&rsquo;attendre à retrouver dans les eaux résiduaires, une DCO d'environ 50 g/kg ou plus, provenant des agents de préparation (voir également la section 8.2).

Les produits chimiques appliqués sont regroupés en tant que colorants, produits auxiliaires textiles et produits chimiques de base. Les chiffres (quoique fondés sur des données limitées) sont :

colorants :

de 18 à 36

(g/kg de support  textile)

produits auxiliaires textiles :

de 80 à 130

(g/kg de support textile)

produits chimiques de base :

de 95 à 125

(g/kg de  support textile)

Quand on applique de fortes quantités d'agents adoucissants, la consommation de produits auxiliaires textiles peut s&rsquo;élever jusqu&rsquo;à 175 g/kg.

La consommation d'énergie spécifique totale se situe dans la plage de 11 à 18 kWh/kg. Le chiffre le plus élevé s'applique aux entreprises qui possèdent également des ateliers de filature, retordage et bobinage. La consommation d&rsquo;électricité est d&rsquo;environ 1 à 2 kWh/kg.

3.3.1.5 Usines d'ennoblissement de fils : principalement laine, polyacrylique et/ou viscose

Le tableau 3.13 contient des données d'émission de sept usines d'ennoblissement de fils principalement composés de laine et des mélanges d'acryliques, ainsi que de viscose en mélange avec de la laine et des fibres polyacryliques.

TFI 1

⁽¹⁾

TFI 2

⁽¹⁾

TFI 3

⁽¹⁾

TFI 4

⁽¹⁾

TFI 5

⁽¹⁾

TFI 6

⁽²⁾

TFI 7

⁽²⁾

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

120

212

167

66

74

43

95

DCO    (mg O₂/l)

             (g/kg)

590

70,8

480

102

584

97,5

782

51,6

1023

75,7

35

47

DBO₅   (mg O₂/l)

             (g/kg)

190

22,8

170

36

265

44,2

355

23,4

220

16,3

AOX    (mg Cl/l)

             (g/kg)

0,4

0,08

0,76

0,13

0,17

0,01

HC       (mg/l)

             (g/kg)

pH

7,7

6,9

7,3

6,8

Conductivité (mS/cm)

4,4

T (ºC)

41

NH₄     (mg/l)

            (g/kg)

4,6

0,98

N org.  (mg/l)

             (g/kg)

11,2

2,37

16,6

2,77

22,.8

1,69

N total  (mg/l)

             (g/kg)

Cu        (mg/l)

            (mg/kg)

0,02

4,2

< 0,01

1,7

<2

<2

Cr        (mg/l)

            (mg/kg)

0,03

6,4

< 0,1

16,7

0,38

25,1

1,2

88,8

34

28

Ni        (mg/l)

            (mg/kg)

< 0,1

16,7

0,01

0,7

<2

<2

Zn        (mg/l)

            (mg/kg)

0,63

105,2

0,47

34,8

39

10

Source: (1) [179, UBA, 2001] (de TFI 1 à TFI 5 correspondant aux sites 1 à 5 respectivement) (2) [193, CRAB, 2001] (de TFI 6 à TFI 7 correspondant au site 1 et au site 3 respectivement)

Notes:
Les cases vides signifient que les informations correspondantes ne sont pas disponibles.

Tableau 3.13 : Concentration et facteurs d'émission spécifiques des eaux résiduaires de sept usines d'ennoblissement de fils, principalement composés de laine/acrylique/viscose

Le débit d'eau spécifique peut varier énormément (on a observé des fourchettes allant de 43 à 212 l/kg). Plusieurs facteurs influencent la consommation d'eau et par conséquent, le débit des eaux résiduaires d'une usine. L'âge du matériel constitue l'un des facteurs, mais il faut également tenir compte du support du fil (les écheveaux impliquent une consommation d'eau considérablement plus élevée que les cônes). Par exemple, TFI 6 qui traite 100 % de fil en bobines enregistre un débit spécifique d'eaux résiduaires plus faible par rapport à TFI 7 où 10 % de la production est teinte sous forme d'écheveaux.

Les facteurs d'émission de DCO sont analogues à ceux des usines d&rsquo;ennoblissement de fil de coton. Tous les paramètres sont assez semblables à ceux des autres catégories, sauf pour le chrome que l&rsquo;on retrouve dans l'effluent en quantités beaucoup plus importantes. Ceci est dû aux colorants à complexes métallifères et aux colorants au chrome, ces derniers impliquant l'utilisation de dichromate de sodium ou de potassium. Les émissions de chrome peuvent varier grandement selon la quantité de laine traitée et le procédé de teinture appliqué. Dans le cas d'entreprises avec un pourcentage élevé de laine, on a pu observer des facteurs d'émission allant jusqu'à 100 mg/kg (89 mg/kg chez TFI 5).

Les produits chimiques appliqués sont regroupés en tant que colorants, produits auxiliaires textiles et produits chimiques de base. Les chiffres (quoique fondés sur des données limitées) sont :

colorants :

de 13 à 18

(g/kg de support textile)

produits auxiliaires textiles :

de 36 à 90

(g/kg de support textile)

produits chimiques de base :

de 85 à 325

(g/kg de support textile)

La consommation spécifique totale d'énergie est de l&rsquo;ordre de 4 à 17 kWh/kg. Le chiffre le plus élevé correspond aux usines d'ennoblissement qui ont également des ateliers de filature, retordage et bobinage. La consommation réelle d'électricité, sur la consommation globale d'énergie, est d'environ 0,9 à 6,5 kWh/kg, le chiffre le plus élevé correspondant aux usines utilisant les procédés supplémentaires précités.

3.3.1.6 Analyse de certains procédés spécifiques pour les usines d'ennoblissement de fil et/ou de floc

Les principales préoccupations environnementales des usines d&rsquo;ennoblissement de fil concernent les émissions dans l'eau, tandis que les émissions dans l'air sont moins significatives.

Il est intéressant de montrer la grande variabilité des caractéristiques des différents bains dans un procédé de teinture, mise en évidence par l&rsquo;évolution de cinq paramètres : la DCO, le pH, la conductivité, la température et la couleur (détermination des coefficients d'absorption à des longueurs d'ondes de 435, 500 et 620 nm). Cette analyse est présentée dans trois procédés de teinture différents :

teinture par épuisement de fil de viscose sur cônes (Rapport de bain 1:8 à 1:12) en colorants réactifs (tableau 3.14)

teinture par épuisement de fil de polyester sur cône (Rapport de bain 1:8 à 1:12) en colorants dispersés (tableau 3.15)

teinture par épuisement de fil de coton sur cônes (Rapport de bain 1:8 à 1:12) en colorants de cuve (tableau 3.16).

Nombre de bains

Nom du bain

DCO

(mg O₂/l)

pH

Conductivité

(mS/cm)

Température

(°C)

Coeff. abs.

435 nm

(1/m)

Coeff. abs.

500 nm

(1/m)

Coeff. abs.

620 nm

(1/m)

1

Bain de teinture épuisé

3 170

10.2

35.1

48

27

13

2

2

Bain de rinçage

550

10.1

11.7

42

14

10

3

3

Bain de neutralisation

1 220

4.4

3.8

44

4

4

1

4

Bain de savonnage

4 410

6.2

2.4

57

16

11

4

5

Bain de rinçage

1 040

7.1

0.9

59

7

5

3

6

Bain de rinçage

320

7.3

0.5

60

10

8

5

7

Bain de rinçage

190

7.4

0.3

49

7

6

4

8

Bain d&rsquo;adoucissage

790

4.4

0.6

35

0

0

0

Source: [179, UBA, 2001]

Tableau 3.14 : Valeurs de DCO, pH, conductivité, température et couleur (coefficients d'absorption spectrale) par bain dans une teinture par épuisement de fil de viscose en colorants réactifs

Nombre de bains

Nom du bain

DCO

(mg O₂/l)

pH

Conductivité

(mS/cm)

Température

(°C)

Coeff. abs.

435 nm

(1/m)

Coeff. abs.

500 nm

(1/m)

Coeff. abs.

620 nm

(1/m)

1

Bain de pré-traitement

610

7.4

20

134

3.9

2.7

1.4

2

Bain de teinture épuisé

10 320

5.0

3.4

130

290

375

125

3

Bain de rinçage

1310

7.2

0.6

85

51

78

8.6

4

Post traitement réducteur

3610

9.5

6.1

89

18

11

6.3

5

Bain de rinçage

615

9.2

1.4

84

6.3

4.2

2.7

6

Bain de rinçage

140

8.6

0.5

66

0.9

0.7

0.3

7

Bain d&rsquo;adoucissage

2100

7.2

0.5

55

23.6

17.9

11.8

Source: [179, UBA, 2001]

Tableau 3.15 : Valeurs de DCO, pH, conductivité, température et couleur (coefficients d'absorption spectrale) par bain dans une teinture par épuisement de fil de polyester en colorants dispersés

Nombre de bains
Nom du bain

DCO

(mg O₂/l)

pH

Conductivité 

(mS/cm)

Température

(°C)

Coeff. abs.

435 nm

(1/m)

Coeff. abs.

500 nm

(1/m)

Coeff. abs.

620 nm

(1/m)

1
Bain de teinture épuisé
14340
12.9
46
70
254
191
190

2
Rinçage par débordement
6120
12.6
24
46
95
59
59

3
Rinçage
1900
12.2
12.7
34
9
8
7

4
Bain d'oxydation
4780
11.7
5.6
51
4
3
2

5
Bain de rinçage
580
10.6
2
32
1
1
1

6
Bain de savonnage I
1510
10
2.3
55
4
4
5

7
Bain de rinçage
230
9.3
1.5
36
2
2
2

8
Bain de savonnage II
860
10.1
3.4
74
4
3
2

9
Bain de rinçage
47
8.9
1.2
37
1
1
1

10
Bain de rinçage
27
8.5
1
31
0.5
0.5
0.4

11
Bain d&rsquo;adoucissage
1740
4.7
1.2
45
17
11
6

Source: [179, UBA, 2001]

Tableau 3.16 : Valeurs de DCO, pH, conductivité, température et couleur (coefficients d'absorption spectrale) par bains d&rsquo;une teinture par épuisement de fil de coton en colorants de cuve

Les exemples reflètent les étapes caractéristiques de la teinture de fil par épuisement en colorants réactifs, dispersés et de cuve. Toutefois, ils ne doivent pas être pris comme des séquences standards, en ce sens qu'ils ne s'appliquent pas en tant que tels à n'importe quel ennoblisseur de fil. Par exemple, celui-ci peut avoir besoin d'appliquer, des bains de rinçage supplémentaires, le fil peut être mercerisé, l'application d'agents adoucissants dans le dernier bain peut être évitée, etc.

Toutefois, ces exemples illustrent certaines questions clés :

en premier lieu, il est important (bien que ce soit peut-être évident) de souligner combien les chiffres de concentration de l'effluent final homogénéisé (tableau 3.9 &ndash; tableau 3.13) peuvent différer des données recueillies pour les différents bains unitaires dans les tableaux ci-dessus. Grâce à l'effet de dilution, les niveaux de concentration globale de DCO sont beaucoup plus faibles pour les effluents mélangés que les chiffres des bains de teinture épuisés.

les bains de colorants épuisés sont ceux qui montrent les niveaux de concentration les plus élevés dans les trois exemples. Toutefois, la DCO du bain de colorant épuisé est beaucoup plus faible pour les procédés de teinture en colorants réactifs que pour les procédés de teinture en colorants dispersés et de cuve. Comme mentionné auparavant dans ce chapitre, la raison principale en est l'application de dispersants qui sont nécessaires pour appliquer les colorants dispersés et de cuve insolubles dans l'eau.

des opérations telles que le savonnage et le post-traitement réducteur qui sont réalisés afin d'éliminer le colorant non fixé sont également associées à des chiffres élevés de DCO, ainsi que de couleur. En particulier, pour le traitement adoucissant, la forte concentration de DCO est indicative du faible taux d'épuisement des agents adoucissants.

les bains de rinçage peuvent présenter de très faibles concentrations, 10 à 100 fois plus faibles que le bain de teinture épuisé. Ceci montre l'importance de l&rsquo;optimisation du procédé de rinçage, par exemple, en recyclant l'eau de rinçage faiblement polluée.

Les tableaux 3.17 et 3.18 illustrent les chiffres de consommation d'eau et d'énergie observés dans les procédés de teinture de fibres en bourre et de fil (sur bobines).

TEINTURE DE FIBRES EN BOURRE

Electricité

Energie thermique

Bain de teinture

Bain de rinçage

Unité

kWh/kg

MJ/kg

l/kg

l/kg

Laine (colorants acides, au chrome ou complexes métallifères)

0,1 à 0,4

4 à 14

8 à 15 ⁽¹⁾

8 à 16

Polyacrylique (colorants cationiques)

0,1 à 0,4

4 à 14

4 à 12 ⁽¹⁾

4 à 16

Polyester (colorants dispersés)

0,1 à 0,4

4 à 14

6 à15 ⁽¹⁾

12 à 20 ⁽¹⁾

Coton (colorants réactifs, directs)

0,1 à 0,4

4 à 14

8 à 15 ⁽¹⁾

8 à 32

Polyamide (colorants acides, directs)

0,1 à 0,4

4 à 14

6 à 15 ⁽¹⁾

6 à 12

Source: [77, EURATEX, 2000] sauf pour (1), [280, Allemagne, 2002]

Tableau 3.17 : Niveaux de consommation d'eau et d'énergie dans les procédés de teinture de fibres en bourre

TEINTURE DE FIL

(sur bobine)

Electricité

Energie thermique

Bain de teinture

Bain de rinçage

Unité

kWh/kg

MJ/kg

l/kg

l/kg

Laine/polyamide (colorant non spécifié)

0,8 à 1,1

13 à 16

15 à 30 ⁽¹⁾

30 à 50 ⁽¹⁾

Polyacrylique (colorant non spécifié)

0,8 à 1,1

13 à 16

15 à 30 ⁽¹⁾

30 à 50 ⁽¹⁾

Coton (colorants directs)

0,8 à 1,1

13 à 16

15 à 30 ⁽¹⁾

45 à 60 ⁽¹⁾

Coton (colorants réactifs)

0,8 à 1,1

13 à 16

15 à 30 ⁽¹⁾

60 ⁽²⁾

Coton (colorants au soufre)

0,8 à 1,1

13 à 16

100 ⁽³⁾ à 150 ⁽¹⁾

Source: [77, EURATEX, 2000] sauf pour (1), [280, Allemagne, 2002]

Notes:
⁽²⁾ Consommation d'eau pour lavage + rinçage
⁽³⁾ Consommation d'eau totale

Tableau 3.18 : Niveaux de consommation d'eau et d'énergie dans les procédés de teinture de fil

3.3.2 Usines d&rsquo;ennoblissement de tricots

3.3.2.1 Usines d&rsquo;ennoblissement de tricots: principalement en coton

Le tableau 3.19 donne les données relatives aux rejets d'eaux résiduaires de dix-sept usines d&rsquo;ennoblissement de tricot composé principalement de coton. Ces usines ne possèdent pas d&rsquo;atelier d'impression.

La fourchette du débit spécifique d'eaux résiduaires est assez réduite (60 à 136 l/kg), avec deux exceptions aux deux extrémités de la fourchette (voir TFI 9 et TFI 17). TFI 9, avec seulement 21 l/kg, n'effectue que le lavage et le blanchiment ; en outre, ces opérations sont réalisées en mode continu, ce qui explique le très faible volume d'eaux résiduaires ainsi que la plus forte concentration de DCO dans l'effluent final. TFI 17 attribue sa forte consommation d&rsquo;eau (216 l/kg) aux exigences de haute qualité (un plus grand nombre de phases de rinçage) et au taux élevé de reprise en teinture.

Les valeurs de DCO se situent dans une fourchette étonnamment réduite (70 à 85 g/kg), seule TFI 9 qui ne procède qu'au lavage et blanchiment, présente un chiffre plus faible (48 g/kg). En ce qui concerne TFI 10, 11 et 16, des chiffres plus élevés sont mentionnés (107, 108 et 97 g/kg). Le fait que ces usines traitent également quelques tissus peut raisonnablement expliquer ces chiffres plus élevés. En outre, TFI 10 effectue l'ennoblissement de certains tricots en polyester, ce qui entraîne également des DCO plus élevés. Le traitement des fibres de polyester constitue aussi la raison de la plus forte émission d'hydrocarbures dans les eaux résiduaires (concentration > 20 mg/l). Ils proviennent de l'élimination des agents de préparation qui contiennent principalement des huiles minérales. Des concentrations entre 10 et 20 mg/l peuvent également être observées dans le cas d'usines d'ennoblissement ne traitant que du coton (par exemple, provenant d'agents anti-mousse à base d'huiles minérales), mais les valeurs courantes se situent au-dessous de 10 mg/l. Les émissions de métaux lourds sont insignifiantes pour l&rsquo;ensemble des dix-sept usines étudiées.

Les produits chimiques appliqués peuvent être regroupés sous 3 catégories: colorants, produits auxiliaires textiles et produits chimiques de base. Les chiffres (quoique fondés sur des données limitées) sont :

colorants :

18

(g/kg de support textile)

produits auxiliaires textiles :

100

(g/kg de support textile)

produits chimiques de base :

570

(g/kg de  support textile)

La consommation spécifique très élevée de produits chimiques de base est due à l'application de sels neutres (ClNa ou SO₄Na₂) pour la teinture par épuisement en colorants réactifs qui est d'environ 400 g/kg.

La consommation spécifique totale d'énergie se situe dans la fourchette de 6 à 17 kWh/kg. Le chiffre le plus élevé concerne une installation qui possède des ateliers de filature et de bobinage. La consommation d'électricité est de 1 à 3 kWh/kg (données de 9 TFI).

TFI 1

TFI 2

TFI 3

TFI 4

TFI 5

TFI 6

TFI 7

TFI 8

TFI 9

TFI 10

TFI 11

TFI 12

TFI 13

TFI 14

TFI 15

TFI 16

TFI 17

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

67

60

101

67

78

79

120

77

21

71

133

75

88

136

87

96

216

DCO (mg O₂/l)

(g O₂/kg)

1210

81

1340

80

748

76

931

73

954

75

673

81

1010

78

2281

48

1502

107

814

108

804

60

911

80

439

60

658

57

1004

96

390

84

DBO₅ (mg O₂/l)

(g O₂/kg)

409

27,4

622

37,3

174

17,6

444

29,7

289

22,5

408

32,2

175

21

453

34,9

788

16,5

671

47,6

218

29,0

390

34,3

127

17,3

259

22,5

166

15,9

112

24,2

AOX (mg Cl/l)

(g/kg)

0,3

0,03

0,21

0,05

HC (mg /l)

(g/kg)

9,3

0,6

18,9

1,1

8,3

0,8

5

0,3

23,7

1,8

21,9

1,7

6,8

0,8

19,2

1,5

11,2

0,2

32

2,3

6,1

0,8

0,9

0,1

14,3

1,3

6,2

18,5

6,1

pH

Conductivité (mS/cm)

3,5

4,4

6,5

4,6

10,1

4,7

8,1

2,9

2,7

3,8

2,26

6,3

6,1

5,1

11,1

T (ºC)

34

30

38

36

33,8

33

35

28,6

39

29,3

21

20

24

31

30

NH₄ (mg/l)

(g/kg)

9

0,9

1

0,2

N org. (mg/l)

(g/kg)

25

2,2

14,3

1,4

22

4,8

Cu (mg/l)

(mg/kg)

0,1

7

0,11

7

0,23

23

0,05

3

0,12

9

0,1

8

0,19

23

0,1

8

0,22

16

0,25

33

0,1

9

0,11

15

0,1

9

0,3

65

Cr (mg/l)

(mg/kg)

0,1

7

0,1

6

0,05

5

0,05

3

0,1

8

0,1

8

0,05

6

0,1

8

0,2

14

0,05

7

0,1

8

0,1

9

0,1

14

Ni (mg/l)

(mg/kg)

Zn (mg/l)

(mg/kg)

0,2

13

0,33

20

0,37

37

0,1

7

0,2

16

0,14

11

0,1

12

0,2

15

0,37

8

0,26

18

0,1

8

0,12

11

0,12

16

0,2

17

0,3

65

Source: [179, UBA, 2001]

Notes:

Les cases vides signifient que les informations correspondantes ne sont pas disponibles

Tableau 3.19 : Concentration et facteurs d'émissions spécifiques des eaux résiduaires de dix-sept usines d'ennoblissement de tricots majoritairement en coton

3.3.2.2 Usines d&rsquo;ennoblissement de tricots : principalement en coton avec une activité d'impression significative

Des données concernant des usines d&rsquo;ennoblissement de tricots majoritairement en coton avec une activité d'impression significative sont présentées au tableau 3.20. La plupart des entreprises qui appartiennent à cette catégorie font de l'impression pigmentaire.

En impression pigmentaire, l'eau résiduaire provient des opérations de nettoyage (des tambours, cadres, etc.), ce qui explique le débit d'eaux résiduaires spécifiques très faible (habituellement bien au-dessous de 10 l/kg) qui est représentatif de ces usines. Une exception est TFI 6 qui utilise également l'impression fixé-lavé en colorant réactif (pour laquelle un rinçage est exigé).

Aucune des entreprises analysées dans le tableau, sauf TFI 3, ne réalise de pré-traitement. En effet, elles impriment sur des tricots déjà prétraités. Ceci est confirmé par les chiffres plus élevés du débit d'eaux résiduaires et de charge organique dans l'effluent final.

Aucune information sur l'apport en produits chimiques et la consommation d'énergie n'est disponible.

TFI 1

TFI 2

TFI 3

TFI 4

TFI 5

TFI 6

TFI 7

TFI 8

TFI 9

TFI 10

TFI 11

TFI 12

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

6

15

42

1,1

0,4

35

0,4

2

0,9

2

2

3

DCO (mg O₂/l)

(g O₂/kg)

233

1,4

391

6

170

7

296

0,3

376

0,2

17

0,6

1027

0,4

639

1,3

713

0,6

666

1,3

351

0,7

1196

3,3

DBO₅ (mg O₂/l)

(g O₂/kg)

105

4,4

AOX (mg Cl/l)

(g/kg)

HC (mg /l)

(g/kg)

0,9

0,01

0,3

0,005

1,2

0,05

0,7

0,001

1

0,0004

0,2

0,01

10,3

0,004

14,4

0,03

1,7

0003

0,9

0,002

11,2

0,03

pH

Conductivité (mS/cm)

1,3

1

2,6

0,7

3

2,6

1,3

1,4

0,9

3,3

1,3

1,1

T (ºC)

11,9

18,9

16,2

17,2

10,6

17,2

14,5

15,9

13,2

19

17,6

17

NH₄ (mg/l)

(g/kg)

N org. (mg/l)

(g/kg)

N total (mg/l)

(g/kg)

Cu (mg/l)

(mg/kg)

<0,05

0,30

<0,1

1,50

<0,1

4,20

<0,1

0,11

<0,05

0,02

<0,1

3,50

0,1

0,04

0,6

1,20

0,07

0,06

<0,1

0,20

<0,1

0,20

<0,1

0,30

Cr (mg/l)

(mg/kg)

<0,05

0,3

<0,1

1,5

<0,1

4,2

<0,1

0,1

<0,05

0,02

<0,1

3,5

<0,1

0,04

<0,1

0,1

<0,1

0,2

<0,1

0,2

<0,1

0,3

Ni (mg/l)

(mg/kg)

Zn (mg/l)

(mg/kg)

0,19

1

<0,1

1,5

0,3

13

<0,1

0,11

<0,1

0,04

<0,1

4

<0,1

0,04

<0,1

0,09

<0,1

0,20

0,3

0,6

0,2

0,6

Source: [179, UBA, 2001]

Notes:
Les cases vides signifient que les informations correspondantes n'étaient pas disponibles.

Tableau 3.20 : Concentration et facteurs d'émissions spécifiques pour douze usines d&rsquo;ennoblissement de tricots, principalement en coton, avec une activité d'impression significative

3.3.2.3 Usines d&rsquo;ennoblissement de tricots : principalement en fibres synthétiques

Selon les données du tableau 3.21 couvrant treize usines de cette catégorie, on constate une fourchette importante du débit spécifique d'eaux résiduaires (35 à 229 l/kg). On observe des chiffres inférieurs dans des installations qui utilisent un matériel de pointe (machines automatisées à faible rapport de bain) et lors d'un usage moins fréquent de bains. Inversement, les chiffres les plus élevés sont caractéristiques des entreprises qui possèdent de vieilles machines dans lesquelles de petits lots sont traités avec des rapports de bain non optimisés.

En raison de la charge induite par les agents de préparation, les rejets en hydrocarbures sont sensiblement plus élevés que pour les usines d'ennoblissement traitant principalement des fibres de coton (voir le tableau 3.19).

Comme pour les usines traitant principalement le coton, les teneurs en métaux lourds ne sont pas significatives pour cette catégorie.

Les valeurs de DCO varient de 65 à 150 g/kg. Les chiffres de DCO les plus bas sont caractéristiques des usines d'ennoblissement traitant principalement du polyamide. La répartition de la DCO émise pour une usine d&rsquo;ennoblissement de tricots composés principalement de polyamide et de mélanges de polyamide/élasthanne est illustrée comme exemple à la figure 3.7. Cette répartition a été calculée à partir des informations mentionnées dans les fiches de données de sécurité et de taux de rétention connus ou estimés (quantité de produit chimique restant sur la fibre au lieu d'être libéré dans les eaux résiduaires). Ces valeurs ont été comparées avec les concentrations et les charges de DCO mesurées dans l'effluent.

Figure 3.7: Répartition de la DCO d'une usine d&rsquo;ennoblissement de tricots composé majoritairement en polyamide
[179, UBA, 2001]

Comme le montre la figure 3.7, les produits auxiliaires de teinture et, en particulier, ceux de lavage et d'unisson sont à l'origine de la part la plus importante de DCO. Il est également intéressant de noter la contribution significative des agents de préparation. Dans l'exemple indiqué, les agents de préparation sont responsables de plus de 20% de la DCO émise et ceci en dépit de la thermofixation réalisée principalement sur le tricot écru (les agents de préparation à base d'huile minérale s'évaporent principalement pendant la thermofixation et, en conséquence, ne se retrouvent pas dans les eaux résiduaires). Avec le polyamide 6, du caprolactame est également présent dans les eaux résiduaires ; dans l'exemple présenté, il représente 4% de la DCO totale.

Les produits chimiques appliqués peuvent être regroupés sous 3 catégories : colorants, produits auxiliaires textiles et produits chimiques de base. Les chiffres (quoique fondés sur des données limitées) sont :

colorants :

de 15 à 50

(g/kg de support  textile)

produits auxiliaires textiles :

de 45 à 150

(g/kg de support textile)

produits chimiques de base :

de 50 à 280

(g/kg de support textile)

Les fourchettes sont plutôt étendues et reflètent la variété des procédés et des étapes de procédé. La consommation d'énergie spécifique totale se situe dans une fourchette de 3,5 à 17 kWh/kg. La consommation d'électricité est de 1,5 à 6 kWh/kg. Les chiffres les plus élevés correspondent à des usines qui possèdent également des ateliers de filature et de tricotage (données provenant de trois usines).

TFI 1

⁽¹⁾

TFI 2

⁽¹⁾

TFI 3

⁽¹⁾

TFI 4

⁽¹⁾

TFI 5

⁽¹⁾

TFI 6

⁽¹⁾

TFI 7

⁽¹⁾

TFI 8

⁽¹⁾

TFI 9

⁽¹⁾

TFI 10

⁽¹⁾

TFI 11

⁽¹⁾

TFI 12

⁽²⁾

TFI 13

⁽²⁾

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

117

173

81

77

127

89

35

229

83

43

61

144

255

DCO (mg O₂/l)

(g O₂/kg)

1003

117

379

66

1045

85

3590

276

911

116

890

79

2170

76

384

88

581

48

3480

150

1870

114

883

127

262

67

DBO₅ (mg O₂/l)

(g O₂/kg)

271

31,7

184

31,8

384

31,1

855

65,8

242

30,7

246

21,9

252

8,8

95

21,8

132

11,0

590

25,4

326 ⁽³⁾

47

88 ⁽³⁾

22

AOX (mg Cl/l)

(g/kg)

4,3

0,3

0,3

0,04

0,34

0,03

0,65

0,03

0,3

0,02

HC (mg /l)

(g/kg)

60

7

4,9

0,8

57,1

4,6

26,9

3,4

pH

7,3

9,2

6

7,4

Conductivité (mS/cm)

3,2

4,1

1

2,2

1,7

1,5

3,6

2,6

0,9

T (ºC)

29,3

29

39,8

36,8

NH₄ (mg/l)

(g/kg)

2

0,2

6

0,5

18

4,1

N org. (mg/l)

(g/kg)

15

1,2

16,5

2,1

18,2

1,6

12

2,7

15

0,6

N total (mg/l)

(g/kg)

4,7

1,2

Phosphore total  (mg/l)

(g/kg)

1,9

0,27

2,3

0,59

Cu (mg/l)

(mg/kg)

<0,05

6

0,06

10

0,09

7

0,09

7

<0,09

11

<0,1

23

<0,01

0,43

0,04

2

0,1

14,4

0,03

8

Cr (mg/l)

(mg/kg)

<0,1

17

0,15

12

<0,05

4

0,14

18

0,03

4,3

0,03

8

Ni (mg/l)

(mg/kg)

<0,1

23

<0,01

0,4

<0,02

1,2

Zn (mg/l)

(mg/kg)

0,16

19

0,05

9

0,07

6

0,03

1

0,08

5

0,07

10

0,03

8

Source: (1) [179, UBA, 2001] (de TFI 1 à TFI 11 correspondant aux sites 1 à 11 respectivement) (2) [200, Suède, 2001] (de TFI 12 à TFI 13 correspondant aux sites B et G respectivement)

Notes : Les cases vides signifient que les informations correspondantes ne sont pas disponibles.; ⁽³⁾ les données en question ont trait au DBO₇

Tableau 3.21 : Concentration et facteurs d'émission spécifique des eaux résiduaires d'usines d&rsquo;ennoblissement de tricots constitués principalement de fibres synthétiques

3.3.2.4 Usines d&rsquo;ennoblissement de tricots : principalement en laine

Les données relatives aux rejets aqueux et à la consommation d'énergie ne sont disponibles que pour une seule usine. Les étapes précises du procédé ne sont pas connues.

Le tableau 3.22 fournit les chiffres des rejets d'eaux résiduaires. Le débit spécifique et les autres paramètres n'indiquent pas de différences significatives par rapport aux usines d'ennoblissement traitant du coton ou des fibres synthétiques.

Aucune information concernant les produits chimiques appliqués n'est disponible.

La consommation spécifique d'énergie de l'usine analysée est très élevée (67 kWh/kg) tandis que la consommation spécifique d'électricité est de 9,5 kWh/kg. Cela s&rsquo;explique par le fait que la consommation d'énergie pour le filage, le retordage, le bobinage et le tricotage est incluse.

TFI 1

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

63

DCO (mg O₂/l)

(g O₂/kg)

1 470

93

DBO₅ (mg O₂/l)

(g O₂/kg)

367

23,1

AOX (mg Cl/l)

(g/kg)

0,3

0,02

HC (mg/l)

(g/kg)

pH

6,8

Conductivité (mS/cm)

0,6

T (ºC)

31,5

NH₄ (mg/l)

(g/kg)

9,5

N org. (mg/l)

(g/kg)

23,3

1,5

Cu (mg/l)

(mg/kg)

0,03

2

Cr (mg/l)

(mg/kg)

0,09

6

Ni (mg/l)

(mg/kg)

Zn (mg/l)

(mg/kg)

0,5

32

Source : [179, UBA, 2001]

Notes :
Les cases vides signifient que les informations correspondantes ne sont pas disponibles;

Tableau 3.22 : Concentrations et facteurs d'émissions spécifiques d'une usine d'ennoblissement de tricots majoritairement composés de laine

3.3.2.5 Analyse de quelques procédés spécifiques pour les usines d'ennoblissement de tricots

Des informations spécifiques aux procédés ci-après ont été recueillies :

la thermofixation (Section 3.3.3.5.2)

le pré-traitement des tricots en coton (procédés continus et discontinus) (Section 3.3.2.5.1)

le pré-traitement des tricots composés de fibres synthétiques (informations disponibles très limitées) (Section 3.3.2.5.2)

la teinture par épuisement des tricots composés de coton et de fibres synthétiques (Section 3.3.2.5.3)

l'impression (Section 3.3.3.5.5)

les apprêts (Section 3.3.3.5.6)

l'enduction (Section 3.3.3.5.7).

3.3.2.5.1 Pré-traitement des tricots en coton

Le pré-traitement des tricots en coton inclut le blanchiment et le lavage. L'intensité du blanchiment dépend principalement de la qualité du coton et du degré de blanc que l'on souhaite obtenir. Pour une teinture ultérieure par épuisement dans des nuances foncées, un procédé de blanchiment moins intense est suffisant (pré-blanchiment), tandis que dans des nuances pâles et des produits non teints, le degré de blanc doit être plus élevé et, en conséquence, un traitement de blanchiment plus intensif est nécessaire.

Pré-traitement continu des tricots en coton

Le pré-traitement continu est habituel dans les plus grandes installations. On trouvera ci-après la description d&rsquo;un procédé de blanchiment/lavage à l'eau oxygénée. Il se décompose en :

foulardage de la solution de blanchiment avec un taux d'emport de 130%

réaction de blanchiment dans un vaporisateur (30 minutes) avec de la vapeur saturée à une température de 95 à 98 °C

rinçage à contre-courant

foulardage de la solution avec des agents complexants et de lavage suivi par une vaporisation (3 à 5 minutes avec de la vapeur saturée)

rinçage et séchage (dans le cas de produits finis non teints, les agents adoucissants sont appliqués avant séchage)

Ci-après un exemple de recette :

Recette

(g/kg de textile)

DCO du produit

(g O₂/kg produit)

DCO

(g O₂/kg de textile)

DCO ⁽¹⁾

rejetée (g O₂/kg textile)

Bain de foulardage pour blanchiment

NaOH(100 %)

8,2

Agent mouillant

6,0

1210

7,3

7,3

Agents complexants

4,4

270

1,2

1,2

Stabilisants organiques

22,0

185

4,1

4,1

MgSO₄

2,2

H₂O₂ (50 %)

66,0

Azurant optique

5,0

760

3,8

1,14

Agent de lavage

1,5

2060

3,1

3,1

Deuxième bain de foulardage

Polyphosphate

1,1

Agent de lavage

1,1

1780

2,0

2,0

somme : 21,4

somme : 18,84

Bain de foulardage en cas d'adoucissage

Agents adoucissants

14,5

684

9,9

0,99

Acide acétique (60 %)

1,1

645

0,7

0,7

Source: [179, UBA, 2001]

Notes:
⁽¹⁾    La charge de DCO rejetée a été estimée en supposant que les agents de mouillage, les agents complexants et les stabilisants organiques sont libérés quantitativement dans les eaux résiduaires, tandis que les azurants optiques et les agents adoucissants demeurent sur la fibre dans une proportion pouvant s&rsquo;élever respectivement jusqu&rsquo;à 70 % et 90 %.

Tableau 3.23 : Estimation théorique du rejet de DCO d&rsquo;une recette de blanchiment/lavage de tricots en coton

L'apport spécifique de DCO peut varier entre 20 et 30 g/kg de textile. Cet exemple est confirmé par la recette décrite à la section 11.

La consommation spécifique d'eau et le débit d'eaux résiduaires de l'ensemble du procédé sont d'environ 30 l/kg (±7 l/kg).

Lors de la première phase de rinçage, les valeurs habituellement trouvées sont les suivantes :

DCO : 4000 à 8500 mg/l

Conductivité : 2,5 à 4,5 mS/cm

pH : aux alentours de 10.

Les valeurs du deuxième rinçage sont :

DCO : 1000 à 3000 mg/l

Conductivité : 0,5 à 1,2 mS/cm

pH : aux alentours de 8 à 10

Comme indiqué au tableau 3.23, la part de DCO rejetée attribuable aux produits chimiques appliqués est estimé à environ 20 g/kg de textile (les agents mouillants sont les produits auxiliaires qui contribuent le plus à la DCO finale dans les eaux résiduaires).

Des mesures sur le rejet global des eaux résiduaires indiquent des valeurs de DCO entre 80 et 100 g/kg de textile. 60 à 80 g/kg de textile provient des additifs (par exemple, lubrifiants de tricotage) et des impuretés présentes sur les tricots en coton brut. Toutefois, il convient de noter qu'il n'a pas été tenu compte de l'eau oxygénée dans ces calculs (la DCO de l&rsquo;eau oxygénée étant de 0,45 g O₂/g H₂O₂ selon la méthode normalisée).

On dispose de données pour un deuxième procédé énoncé comme suit :

foulardage de la solution de déminéralisation avec un taux d'emport de 130 % (acides organiques et inorganiques) avec réaction ultérieure à 40 °C et rinçage

foulardage avec la solution de blanchiment (H₂O₂ comme agent de blanchiment)

réaction de blanchiment dans un vaporisateur avec vapeur saturée à une température d'environ 97°C

rinçage à contre-courant

addition d'agents adoucissants (si nécessaire).

La consommation spécifique de produits chimiques et les chiffres de DCO associés sont indiqués au tableau 3.24. Il est évident que ce procédé exige une quantité d'eau plus faible.

Entrée/ sortie

Unité

Fourchette

Consommation de produits chimiques inorganiques

(g/kg de textile)

37 à 41

Consommation de produits chimiques organiques, exprimée en équivalent DCO

(g O₂/kg de textile)

29 à 35

Consommation d'eau

(l/kg de textile)

14 à 19

Consommation de vapeur

(kg/kg de textile)

1,1 à 1,6

Consommation d'électricité

(kWh/kg de textile)

62 à 79

DCO rejetée dans les eaux résiduaires due aux produits chimiques appliqués ⁽¹⁾

(g O₂/kg textile)

16 à 20

Source: [179, UBA, 2001]

Notes:
⁽¹⁾   La production de DCO est estimée en supposant que les mouillants, les agents complexants et les stabilisants organiques sont libérés quantitativement dans les eaux résiduaires tandis que les azurants optiques et les agents adoucissants demeurent sur la fibre dans une proportion pouvant s&rsquo;élever respectivement jusqu&rsquo;à 70 % et 90 %.

Tableau 3.24 : Consommation de produits chimiques et chiffres de DCO associés d'un procédé de pré-traitement continu (blanchiment/lavage) de tricots en coton

Pré-traitement discontinu des tricots en coton

En ce qui concerne le blanchiment/lavage discontinu de tricots en coton, la section 11 fournit les recettes standard pour le blanchiment à l'eau oxygénée (H₂O₂). Les données de DCO, de pH et de conductivité pour le bain de blanchiment épuisé et l'eau de lavage pour le pré-blanchiment et blanchiment total avec H₂O₂ apparaissent au tableau 3.25 (procédé discontinu). Néanmoins, les facteurs d'émission ne peuvent pas être calculés parce que les données des volumes de chaque bain rejeté ne sont pas disponibles. Seul le débit global d'eaux résiduaires spécifiques est connu (30 à 50 l/kg, y compris rinçage).

Paramètre

Pré-blanchiment

Blanchiment total

Bain de blanchiment épuisé

Rinçage à chaud

(15 min)

Rinçage à froid

(25 min)

Bain de blanchiment épuisé

Rinçage à chaud

(15 min)

Rinçage à froid

(25 min)

pH

11,4 à 11,7

11,1 à 11,3

11,1 à 11,2

12,1 à 12,5

12,1 à 12,3

11,3 à 11,5

DCO

(mg O₂/l)

5200 à 6500

4200 à 5400

800 à 1700

7800 à 8500

5700 à 6500

800 à 1200

Conductivité

(mS/cm)

6,4 à 9,5

5 à 8

1,5 à 3,5

16 à 16,8

12 à 12,6

2,1 à 1,5

Source: [179, UBA, 2001]

Le débit d'eaux résiduaires pour l'ensemble du procédé, y compris rinçage, est de 30 à 50 l/kg

Tableau 3.25 : Valeurs de DCO, pH et conductivité pour le bain de blanchiment épuisé et les eaux de rinçage concernant le pré-blanchiment et le blanchiment total avec H₂O₂ de tricots en coton

En ce qui concerne les tricots en coton, un mélange d'hypochlorite de sodium et d'eau oxygénée était largement appliqué. Etant donné que l'hypochlorite a été remplacé dans une large mesure par l'eau oxygénée, ce procédé est à présent moins courant. Les informations de 1992 portant sur les chiffres de l'application d'hypochlorite et d'eau oxygénée sont disponibles et montrent une grande différence pour les AOX dans les eaux résiduaires (tableau 3.26). En conséquence, la présence d&rsquo;AOX dans le bain de blanchiment H₂O₂ épuisé (jusqu'à 6 mg Cl/l) découle du fait qu'aucun rinçage n'est effectué après le blanchiment à l'hypochlorite et les tricots transportent donc les sous-produits du bain précédent vers le bain de blanchiment à l'eau oxygénée.

Paramètre

Blanchiment NaOCl

Blanchiment H₂O₂

Rinçage

Bain de blanchiment épuisé

Bain de blanchiment épuisé

pH

9,3 à 10,2

10,5 à 11

8,2 à 8,3

DCO

(mg O₂/l)

1500 à 1800

1500 à 1600

70 à 80

AOX

(mg Cl/l)

90 à 100

3,5 à 6

0,2 à 0,3

Conductivité

(mS/cm)

10,2 à 10,5

7,2 à 8

0,8 à 0,85

Source: [179, UBA, 2001] avec référence à &ldquo;ITV, 1992&rdquo;

Le débit spécifique d'eaux résiduaires (pour l'ensemble du procédé, y compris le rinçage) est de 30 à 50 l/kg.

Tableau 3.26 : Valeurs de DCO, d&rsquo;AOX, de pH et de conductivité pour le bain de blanchiment épuisé et l'eau de rinçage du blanchiment combiné de tricots en coton avec du NaOCl/H₂O₂ (rapport de bain = 1:15) &ndash; &ldquo;ITV, 1992&rdquo;

3.3.2.5.2 Pré-traitement de tricots en fibres synthétiques

La disponibilité de données spécifiques sur les entrées/sorties des procédés de pré-traitement de tricots en fibres synthétiques est limitée. Les composants qui sont éliminés des fibres ainsi que leurs quantités figurent à la section 8.2. En utilisant les données sur la consommation spécifique d'eau et le débit d'eaux résiduaires, on peut estimer la concentration de DCO et d'hydrocarbures de manière fiable. Les plus grandes usines emploient des pré-traitements continus (généralement des procédés de lavage) à faible consommation spécifique d&rsquo;eau entraînant de fortes concentrations de DCO et d'hydrocarbures. En particulier, pour les hydrocarbures, les concentrations qui se situent dans la fourchette de l&rsquo;ordre du g/l sont courantes.

3.3.2.5.3 Teinture par épuisement des tricots

Les tricots sont teints en lots (teinture par épuisement). Dans quelques cas, le tricot est teint en mode semi-continu (généralement par pad batch froid).

Teinture par épuisement de tricot de coton

Le tableau 3.27 présente les consommations des produits de teinture en faisant une distinction entre les nuances claires, moyennes et foncées influençant essentiellement l'apport spécifique de colorants et de sel. La fourchette importante figurant dans le tableau concernant le rapport de bain ne résulte pas de la prise en compte de différents types de machines (toutes les données ont trait à des machines ayant un rapport de bain de 1:8). Elle reflète plutôt une situation courante qui se produit lorsque les machines ne sont pas complètement chargées afin de traiter de petits lots et qu'elles fonctionnent avec un rapport de bain qui n'est pas optimal. Une caractéristique commune des machines récentes est que les petits lots peuvent être teints avec approximativement le même rapport de bain que pour une charge maximale (voir la section 4.6.19).

Unité

nuance claire

nuance moyenne

nuance foncée

Rapport de bain

1:8 à 1:25

Apport de colorant

(g/kg textile)

0,5 à 4

5 à 30

30 à 80

Apport d'auxiliaires organiques

(g/kg textile)

0 à 30

0 à 30

0 à 35

Apport de sel

(g/kg textile)

90 à 400

600 à 700

800 à 2000

Produits auxiliaires inorganiques

(g/kg textile)

50 à 250

30 à 150

30 à 150

Source: [179, UBA, 2001]

Tableau 3.27 : Consommations des produits pour la teinture par épuisement de tricots en coton en colorants réactifs

En ce qui concerne les caractéristiques du rejet, les tableaux suivants donnent des exemples de quelques procédés de teinture. Le tableau 3.28 fournit des données pour chacun des bains évacués lors de la teinture d'une nuance claire par colorant réactif.

Les nuances claires exigent normalement moins de rinçages et le savonnage n'est pas nécessaire. Les chiffres de DCO sont très faibles, en particulier pour l'eau de rinçage. Inversement, les données présentées au tableau 3.29 pour une séquence de teinture de nuance foncée fournissent des données sensiblement plus élevées pour la DCO, la conductivité et la couleur. Les chiffres de la teinture par épuisement en colorants réactifs pour les nuances moyennes se situeront entre ces cas extrêmes.

Numéro

de bain

Nom du bain

DCO

(mg O₂/l)

pH

Conductivité (mS/cm)

Coeff. abs.

436 nm

(1/m)

Coeff. abs.

525 nm

(1/m)

Coeff. abs.

620 nm

(1/m)

1

Bain de colorant épuisé

920

11

72

43

18

6

2

Bain de rinçage

180

10,6

10

9

4

2

4

Bain de rinçage

33

10

2,8

4

2

1

5

Bain de rinçage

23

9

1

2

1

1

6

Bain de rinçage

5

8,3

0,8

1

0,5

0,2

Source: [179, UBA, 2001]

La consommation spécifique d'eau pour l'ensemble du procédé est de 142 l/kg (y compris l'eau consommée lors du chargement de la matière et le refroidissement direct après teinture)

rapport de bain = 1:25

Tableau 3.28 : Valeurs de DCO, de pH, de conductivité et couleur (coefficients d'absorption spectrale) par bain pour une teinture par épuisement en colorants réactifs (nuance claire) de tricots en coton

5,3

Numéro

de bain

Nom du bain

DCO

(mg O₂/l)

pH

Conductivité (mS/cm)

Coeff. abs.

436 nm

(1/m)

Coeff. abs.

525 nm

(1/m)

Coeff. abs.

620 nm

(1/m)

1

Bain de colorant épuisé

3 400

12,1

140

328

315

320

2

Bain de rinçage

2 980

11,8

55

325

298

308

3

Bain de neutralisation

2 530

4,5

25

309

220

246

4

Bain de rinçage

1 060

4,7

8,3

316

185

196

5

Bain de rinçage

560

2,1

316

164

154

6

Bain de savonnage

450

6,7

0,8

321

177

132

7

Bain de rinçage

150

7,0

0,5

205

94

61

8

Bain de rinçage

76

7,6

0,4

63

27

17

9

Bain de rinçage

50

7,6

0,4

29

13

7

Source: [179, UBA, 2001]

La consommation spécifique d'eau pour l'ensemble du procédé est de 71 l/kg rapport de bain = 1:8.2

Tableau 3.29 : Valeurs de DCO, de pH, de conductivité et couleur (coefficients d'absorption spectrale) par bain pour une teinture par épuisement en colorants réactifs (nuances foncées) de tricots en coton

Deux exemples supplémentaires sont présentés ci-dessous, l'un pour la teinture en colorants directs (nuance claire) et l&rsquo;autre pour la teinture en colorants au soufre (nuance foncée).

Numéro

de bain

Nom du bain

DCO

(mg O₂/l)

AOX

(mg Cl/l)

pH

Conduc-tivité

(mS/cm)

Coeff. abs.

436 nm

(1/m)

Coeff. abs.

525 nm

(1/m)

Coeff. abs.

525 nm

(1/m)

1

Bain de colorant épuisé

3 000

1,5

10

9,1

50

28

19

2

Bain de rinçage

160

0,18

8,2

1.2

8

3

2,8

3

Bain de rinçage

50

0,07

7,4

0,6

0,3

0,02

0,02

4

Bain d&rsquo;adoucissage

900

4,8

4,8

0,8

13

9

7

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 3.30 : Valeurs de DCO, AOX, pH, conductivité et couleur (coefficients d'absorption spectrale) par bains évacués pour une teinture par épuisement en colorants directs (nuance claire) de tricots en coton

No de

bain

Nom du bain

DCO

(mg O₂/l)

AOX

(mg Cl/l)

pH

Conduc-tivité (mS/cm)

Coeff. abs.

436nm

(1/m)

Coeff. abs.

525m

(1/m)

Coeff. abs.

620 nm

(1/m)

1

Bain de colorant épuisé

4 800

3,3

11,5

63

1 100

1 080

1 130

2

Bain de rinçage chaud

600

0,4

10

3,2

8

8

9

3

Bain de rinçage

36

0,03

8,2

0,62

0,5

0,3

0,3

4

Bain de rinçage

25

0,04

8

0,34

0,3

0,1

0,2

5

Bain de rinçage chaud

580

0,3

8,3

1,3

3,5

3,2

3,3

6

Bain de rinçage

30

0,04

7,4

0,52

0,1

0,1

7

Bain de rinçage

25

0,04

7,4

0,5

0,1

0,02

0,03

8

Bain de rinçage chaud

390

0,25

8,2

1,5

2,8

2,6

3

9

Bain de rinçage

24

0,03

7,6

0,52

0,1

0,08

10

Bain de rinçage

12

0,04

7,7

0,5

0,2

0,08

11

Bain d&rsquo;adoucissage

2200

1,6

7,7

1,1

15

8

5

Tableau 3.31 : Valeurs de DCO, AOX, pH, conductivité et couleur (coefficients d'absorption spectrale) par bains pour une teinture par épuisement en colorants au soufre (nuances foncées) de tricots en coton

Les tableaux ci-dessus indiquent clairement que les teintures par épuisement évacuent des bains à haute, moyenne et faible charge. Ceci montre l'importance de séparer les différents flux afin de permettre le recyclage des bains à faible charge et un traitement plus efficace des bains les plus concentrés (voir les sections 4.6.22 et 4.10.7 pour de plus amples informations).

Teinture par épuisement de tricots en fibres synthétiques

Le tableau 3.32 donne un exemple de recette de teinture par épuisement de tricots en polyester, y compris l'application d'un stabilisateur d&rsquo;UV pour une forte solidité à la lumière, sans données analytiques détaillées. Il n'existe pas de données pour la teinture par épuisement d'autres fibres synthétiques.

DCO

g/kg textile

DCO rejetée

g/kg textile

Rapport de bain

1: 10

Teinture par épuisement

Apport de colorant

1 à 100

0,5 à 50

Agent dispersant

6

5

Acide organique

n.d.

n.d.

Mélange de véhiculeurs ⁽¹⁾

23

11

Absorbant UV

19

4

Agent anti-mousse

17

16

Post-traitement

NaOH (50 %)

Agent de réduction

7

5

Agent séquestrant

3

3

Somme 45 à 95

Source: [179, UBA, 2001]

Notes: ⁽¹⁾ en particulier esters d'acide phtalique

Tableau 3.32 : Valeurs de DCO en entrée/sortie pour la teinture par épuisement en colorants dispersés de tricots en polyester

Sur la base des données mentionnées, on peut conclure que la teinture en colorants dispersés entraîne des valeurs de DCO sensiblement plus élevés que, par exemple, la teinture en colorants réactifs en raison des agents dispersants présents dans la formulation du colorant dans des pourcentages allant de 40 à 60 % du poids du produit, et des véhiculeurs.

3.3.3 Usines d'ennoblissement de tissus

3.3.3.1 Usines d'ennoblissement de tissus : principalement coton et viscose

Le tableau 3.33 présente les données de rejets des eaux résiduaires provenant de dix-sept usines d'ennoblissement de tissus composé principalement de coton. La plupart de ces usines réalisent des pré-traitements en mode continu ou semi-continu. Il en est de même pour la teinture, bien que certaines entreprises pratiquent la teinture par épuisement en combinaison avec la teinture à la continu ou seule (ce qui est le cas par exemple de TFI 16).

Les débits spécifiques d'eaux résiduaires varient énormément, de 45 à 50 l/kg jusqu'à plus de 200, voire dans deux cas plus de 600 l/kg. Ces chiffres sont confirmés par &ldquo;FhG-ISI, 1997&rdquo; qui mentionne des chiffres semblables pour 25 autres usines, en mentionnant également des valeurs aussi élevées que 240 et 265 l/kg et un autre chiffre très élevé (415 l/kg).

Les usines dont les débits spécifiques d'eaux résiduaires sont d'environ 50 l/kg (par exemple, TFI 6 et TFI 9) sont connues pour disposer de laveuses plus récentes et plus efficaces que les entreprises dont les niveaux sont aussi élevés que 200 l/kg ou plus. Dans cette enquête, deux installations (TFI 12 et TFI 16) font état de flux spécifiques d'eaux résiduaires extrêmement élevés (618 l/kg et 646 l/kg). Dans le cas de TFI 12, cette valeur est liée à l'utilisation de très anciennes machines avec une faible efficacité de lavage. Dans le cas de TFI 16, la forte consommation d'eau peut probablement s'expliquer par le fait que, sur ce site, la teinture n'est réalisée qu'en discontinu, un mode dans lequel la consommation d'eau est normalement plus élevée que pour les techniques de teinture à la continu et semi-continu.

Les valeurs de DCO des ennoblisseurs de tissus sont considérablement plus élevées que ceux des ennoblisseurs de fil ou de tricots (deux à trois fois plus élevés). Ceci est principalement dû à l'élimination des agents d'encollage qui sont présents sur les tissus jusqu'à 15 % en masse. La charge d'agents d'encollage sur le tissu et, en conséquence, la DCO, varie fortement selon le type de tissu et la qualité des agents d'encollage appliqués. Par exemple, TFI 5 traite les tissus légers au large avec une faible charge d'agents d'encollage. En outre, cette société ne réalise que le pré-traitement sans teindre les textiles (et il en est de même pour TFI 15), ce qui explique la faible DCO. Au contraire, TFI 2 réalise l&rsquo;ennoblissement de tissus avec une forte charge d'agents d'encollage et, en conséquence, elle a une charge spécifique de DCO plus élevée (300 g/kg). De même, les usines d&rsquo;ennoblissement de coton gratté ou de tissus composé principalement de viscose enregistrent de faibles valeurs.

Il est intéressant de voir la variabilité du rapport DCO/DBO₅ qui peut être considéré comme un indicateur de la biodégradabilité des agents d'encollage appliqués. Les agents d'encollage synthétiques, tels que la carboxyméthylcellulose (CMC), les polyacrylates (PA) et l'alcool polyvinylique (PVA) sont tous peu biodégradables et le CMC et le PA, en particulier, sont non biodégradables ou uniquement dans une très faible mesure. Ceci dit, on peut en déduire que des entreprises telles que TFI 1 et TFI 2 qui ont un rapport DCO/DBO₅ d'environ 3, ont un pourcentage relativement élevé d'agents d'encollage biodégradables, tandis que TFI 3 et TFI 4 ont un rapport d'environ 5, ce qui est indicatif de la prédominance d'agents d'encollage non biodégradables ou difficilement biodégradables.

La forte concentration en ammoniaque de TFI 4 requiert une explication complémentaire. Elle est due à l&rsquo;atelier d&rsquo;impression de cette usine (non incluse dans la catégorie des usines ayant un atelier d&rsquo;impression important parce que le pourcentage de support textile imprimé est inférieur à 30 %). Par ailleurs, un facteur élevé d'émission et de concentration en AOX a été observé pour TFI 2, sans aucune explication plausible.

La figure 3.8 donne un exemple de répartition de la charge en DCO libérée dans les eaux résiduaires d'une usine d'ennoblissement de tissus composés principalement de coton. Les données ont été calculées en utilisant les informations indiquées dans les fiches de données de sécurité et le taux de rétention connu ou estimé (quantité de produit chimique qui reste sur la fibre au lieu d'être libérée dans les eaux résiduaires). Les chiffres ont été comparés avec les concentrations et les charges mesurées en DCO dans l'effluent.

Il est évident que les agents d'encollage et les impuretés du coton sont les éléments qui contribuent le plus fortement à la charge totale en DCO. Dans l'exemple, l'entreprise utilise la plupart du temps des colorants de cuve et au soufre. En raison de la présence d'agents dispersants dans les formulations appliquées, la contribution des colorants à la DCO totale est plus importante que lorsque l&rsquo;on utilise surtout des colorants réactifs.

Figure 3.8 : Répartition de la charge en DCO d'une usine d'ennoblissement de tissus composés principalement de coton ; la teinture à la continu et en semi-continu est réalisée en colorants au soufre, de cuve et réactifs.
[179, UBA, 2001]

Les produits chimiques appliqués sont regroupés en tant que colorants, produits auxiliaires textiles et produits chimiques de base. Les chiffres (bien que fondés sur des données limitées) sont :

colorants :

10 à 20

(g/kg de support textile)

produits auxiliaires textiles :

180 à 200

(g/kg de support textile)

produits chimiques de base :

200 à 250

(g/kg de support textile)

La consommation d'énergie spécifique totale se situe dans une fourchette de 8 à 20 kWh/kg. Le chiffre le plus élevé correspond à des usines qui possèdent également des ateliers de filage, retordage et bobinage. La consommation d'électricité est d'environ 0,5 à 1,5 kWh/kg (données de huit usines).

Les informations relatives à la contribution des différentes phases du procédé à la consommation d'énergie globale sont limitées. On dispose de deux exemples pour lesquels les niveaux de consommation d'énergie ont été analysés en détail. Ils concernent l'ennoblissement de tissus de viscose (figure 3.9) et l'ennoblissement de tissus en mélange viscose/polyester (figure 3.10).

Le premier exemple indique clairement que les procédés à haute température, tels que le traitement thermique sur rame et les opérations de séchage contribuent pour une grande part à la consommation globale d'énergie. L'énergie électrique est nécessaire dans toutes les phases et il n'y a aucun procédé qui consomme beaucoup plus qu&rsquo;un autre.

Figure 3.9 : Analyse de la consommation d'énergie thermique et électrique pour l'ennoblissement de tissus en viscose
[179, UBA, 2001] avec référence à &ldquo;Eutech/ITA/LTT, 2000&rdquo;

Le deuxième exemple montre que lors de la réalisation de la teinture haute température, ce qui est le cas pour les fibres de polyester, ce procédé exige des quantités importantes d'énergie thermique et représente une part considérable de la consommation totale d'énergie.

Figure 3.10 : Analyse de la consommation d'énergie thermique et électrique pour l'ennoblissement de tissus en mélange viscose/polyester
[179, UBA, 2001] avec référence à &ldquo;Eutech/ITA/LTT, 2000&rdquo;

Les conclusions essentielles tirées de ces deux exemples peuvent être élargies à tout le secteur textile. Ces modèles d&rsquo;analyse sont rarement mis en &oelig;uvre dans l&rsquo;industrie textile. Cependant, seules de telles analyses détaillées permettront l'identification des procédés prioritaires pour minimiser la consommation d'énergie.

TFI 1

⁽¹⁾

TFI 2

⁽¹⁾

TFI 3

⁽¹⁾

TFI 4

⁽¹⁾

TFI 5

⁽¹⁾

TFI 6

⁽¹⁾

TFI 7

⁽¹⁾

TFI 8

⁽¹⁾

TFI 9

⁽¹⁾

TFI 10

⁽¹⁾

TFI 11

⁽¹⁾

TFI 12

⁽¹⁾

TFI 13

⁽²⁾

TFI 14

⁽²⁾

TFI 15

⁽²⁾

TFI 16

⁽²⁾

TFI 17

⁽³⁾

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

182

83

211

99

52

56

132

93

45

150

93

618

71

99

21

645

107

DCO (mg O₂/l)

           (g O₂/kg)

822

150

3 640

303

597

126

1210

120

824

43

2 280

128

996

132

949

89

4 600

208

672

101

1 616

150

334

206

2 000

143

1 046

104

2 782

60

467

302

1 926

206

DBO₅ (mg O₂/l)

            (g O₂/kg)

249

45

1 350

113

128

27

256

25

356

19

610

34

384

51

1 760

79

307

46

367

34

66

41

900

64

197

20

1026

22

141

91

262 ⁽⁴⁾

28

AOX (mg Cl/l)

           (g/kg)

0,3

0,05

2,5

0,21

0,38

0,9

0,09

0,17

0,01

1,1

0,05

0,3

0,04

0,3

0,028

0,27

0,17

HC (mg/l)

        (g/kg

7,5

0,6

3

0,4

3

0,3

pH

8,4

8,6

10,1

9,6

10,1

8,6

12

8,5

9

7,2

Conductivité (mS/cm)

1,4

3,3

1,9

2,4

0,2

4,5

2,2

1,2

T (ºC)

25,8

44,5

20,4

34,1

33,7

41,9

30,9

40

35

NH₄ (mg/l)

          (g/kg)

4,6

0,8

3,1

0,3

7,9

1,7

48,3

4,8

14,3

0,8

2

1,29

N org. total (mg/l)

           (g/kg)

16,7

3

15,6

3,3

158

16

56

3,1

25

3,7

16,5

10,2

N total (mg/l)

            (g/kg)

40

2,86

12,32

1,22

75

1,61

11

7,11

19,7

2,11

Phosphore total (mg/l)

            (g/kg)

5

0,36

2,2

0,22

6

0,13

2,4

0,26

Cu (mg/l)

       (mg/kg)

0,23

42

0,6

50

0,09

19

0,36

36

0,08

5

0,07

9

0,08

7,5

0,25

11

<0,01

<1,5

0,13

12

0,12

74

0,10

7,1

0,12

11,9

0,05

1,0

0,22

23,5

Cr (mg/l)

      (mg/kg)

0,09

16

0,05

4

0,02

4

0,1

13

0,07

7

0,006

0,3

<0,01

<1,5

0,05

5

0,022

14

0,10

7,1

0,04

4,0

0,02

0,5

Ni (mg/l)

      (mg/kg)

0,03

1

0,03

3

0,10

7,1

n.d

n.d

Zn (mg/l)

       (mg/kg)

0,24

44

0,18

15

0,16

21

0,3

28

0,18

8

<0,01

<1,5

1,05

649

0,20

14,3

0,36

35,8

0,24

5,1

0,06

6,4

 Sb (mg/l)

       (mg/kg)

0,11

22,7

Source : (1) [179, UBA, 2001] (de TFI 1 à TFI 12 correspondant aux sites 1 à 12 respectivement) ; (2) [198, TOWEFO, 2001] (de TFI 13 à TFI 16 correspondant aux sites B01, B02, BO6, I 12 respectivement); (3) [200, Suède, 2001] (TFI 17 correspondant au site C)

Notes : Les cases vides signifient que les informations correspondantes ne sont pas disponibles; ⁽⁴⁾ les données mentionnées ont trait au DBO₇

Tableau 3.33 : Concentration et facteurs d'émissions spécifiques des eaux résiduaires d'usines d'ennoblissement de tissus composés principalement en coton

3.3.3.2 Usines d'ennoblissement de tissus : principalement en coton ou viscose, avec un atelier d&rsquo;impression significative

Le tableau 3.34 présente les chiffres de douze usines d'ennoblissement de tissus en coton, chacune possédant un atelier d&rsquo;impression significative (plus de 30 % des supports textiles sont imprimés). Parmi les douze entreprises étudiées, l'impression fixé-lavé prédomine dans dix d'entre elles (TFI 1 à TFI 10, en particulier impression en colorant réactif et impression rongeante). Dans les deux autres (TFI 11 et TFI 12), l'impression pigmentaire constitue la part la plus importante des opérations. On constate que de plus grandes quantités d'eau sont nécessaires pour l'impression fixé-lavé en comparaison avec l'impression pigmentaire, ce qui explique le débit élevé d'eaux résiduaires spécifique en comparaison avec toutes les autres catégories d'usines.

Le débit d'eaux résiduaires des dix usines pratiquant l'impression fixé-lavé varie de 155 à 283 l/kg, sauf pour TFI 4 qui n'est pas directement comparable (parce qu'elle n'effectue pas de pré-traitement, mais réalise l'impression et les apprêts sur des tissus déjà prétraités). Les chiffres élevés sont confirmés par &ldquo;FhG-ISI, 1997&rdquo; qui mentionne pour sept autres usines des chiffres de 282, 288, 327, 450, 261, 189 et 302 l/kg.

Les valeurs spécifiques de DCO sont également élevées car, outre les agents d'encollage, la forte charge organique provenant de l&rsquo;atelier d&rsquo;impression (nettoyage du matériel d'impression et opérations de lavage après teinture) doit être prise en considération.

Des concentrations en ammoniaque et des facteurs élevés d'émission caractérisent également l'impression fixé-lavé, provenant de la présence d'urée et d'ammoniaque, en particulier dans les pâtes d'impression (jusqu'à 150 g d'urée/kg de pâte d'impression). L'urée s&rsquo;hydrolyse et libère de l'ammoniaque dans les eaux résiduaires. En outre, les rejets de cuivre sont sensiblement plus élevés en comparaison avec d'autres types d'usines, en raison des faibles taux de fixation des colorants réactifs à base de complexes phtalocyanine - cuivre. Les valeurs plus élevées d&rsquo;AOX sont principalement attribuables aux colorants de cuve et à base de phtalocyanine contenant des halogènes (nuances vertes).

Les produits chimiques appliqués sont regroupés en colorants, produits auxiliaires textiles et produits chimiques de base. Les chiffres (bien que fondés sur des données limitées) sont :

colorants :

80 à 100

(g/kg de support textile)

produits auxiliaires textiles :

180 à 200

(g/kg de support textile)

produits chimiques de base :

800 à 850

(g/kg de support textile)

Il existe deux causes principales à la consommation élevée de colorants. En premier lieu, la coloration est réalisée deux fois : pour la teinture du tissu et pour l'impression. En deuxième lieu, on utilise de nombreuses formulations de colorants liquides et, comme déjà mentionné dans l'introduction, il est tenu compte de la teneur en eau pour le calcul des indices de consommation.

La forte consommation de produits chimiques de base est due à la demande élevée en produits chimiques pour des opérations telles que le pré-traitement et l'impression.

Les données relatives à la consommation d'énergie ne sont disponibles que pour une seule entreprise. La consommation totale pour ces installations s'élève à 18,8 kWh/kg (2,3 kWh/kg pour l'électricité et 16,5 kWh/kg pour l'énergie thermique).

TFI 1

⁽¹⁾

TFI 2

⁽¹⁾

TFI 3

⁽¹⁾

TFI 4

⁽¹⁾

TFI 5

⁽¹⁾

TFI 6

⁽¹⁾

TFI 7

⁽²⁾

TFI 8

⁽²⁾

TFI 9

⁽²⁾

TFI 10

⁽²⁾

TFI 11

⁽³⁾

TFI 12

⁽³⁾

Débit d&rsquo;eaux usées spécifique (l/kg)

264

155

229

139

255

283

207

284

295

283

175

143

DCO (mg O₂/l)

         (g O₂/kg)

1 167

308

1 265

196

859

197

819

114

570

145

760

215

640

132

961

273

513

151

607

172

1 701

298

766

110

DBO₅ (mg O₂/l)

            (g O₂/k O₂g)

272

72

605

94

267

61

215

30

169

43

215

61

240

50

286

81

169

50

187

53

652⁽⁴⁾

114

191⁽⁴⁾

27

AOX (mg Cl/l)

           (g/kg)

0,4

0,06

1,3

0,30

2,4

0,33

1,7

0,48

HC (mg/l)

        (g/kg)

18,1

4,78

pH

9

9,1

9,3

9,6

7,8

7,9

8

8

Conductivité (mS/cm)

1,4

2,8

2,8

2,5

1,3

T (ºC)

26

19

33,7

NH₄ (mg/l)

          (g/kg)

98

22,44

146

20,29

13,5

3,44

170

48,11

72

14,91

102

29,02

40

11,81

9

2,55

N org. (mg/l)

             (g/kg)

24

5,49

156

39,78

19,5

4,04

N total (mg/l)

              (g/kg)

92

19,05

108

30,72

46

13,58

28

7,93

39,5

6,91

29,9

4,28

Phosphore total (mg/l)

                           (g/kg)

6,4

1,12

3,4

0,49

Cu (mg/l)

       (mg/kg)

0,61

161

0,06

9

0,4

92

0,1

28

0,32

56,0

0,24

34,3

Cr (mg/l)

      (mg/kg)

0,1

26

0,02

3

0,08

18

0,02

3,5

0,01

1,4

Ni (mg/l)

       (mg/kg)

0,03

5

0,01

3

Zn (mg/l)

       (mg/kg)

0,22

58

0,15

23

0,15

42

0,24

42,0

0,06

8,6

Sb (mg/l)

      (mg/kg)

0,03

3,3

Source : (1) [179, UBA, 2001] (de TFI 1 à TFI 6 correspondant aux sites 1 à 6 respectivement); (2) [198, TOWEFO, 2001] (de TFI 7 à TFI 10 correspondant aux sites I 10, I 14, I 15, I 16 respectivement) (3) [200, Suède, 2001] (de TFI 11 à TFI 12 correspondant aux sites D et E, respectivement)

Notes : Les cases vides signifient que les informations correspondantes n'étaient pas disponibles ; ⁽⁴⁾ les données mentionnées ont trait au DBO₇

Tableau 3.34 : Concentration et facteurs d'émissions spécifiques pour les eaux résiduaires d'usines principalement d'ennoblissement de tissus composés principalement de coton et qui possèdent un atelier d&rsquo;impression important

3.3.3.3 Usines d&rsquo;ennoblissement de tissus : majoritairement en laine

Les chiffres des rejets d'eaux résiduaires de six usines d'ennoblissement de tissus principalement en laine sont indiqués au tableau 3.35. Les débits d'eaux résiduaires sont habituellement plus élevés que pour les usines d&rsquo;ennoblissement de fibres cellulosiques. Les chiffres mentionnés sont confirmés par cinq chiffres indiqués par &ldquo;FhG-ISI, 1997&rdquo; (133, 156, 253, 142 et 243 l/kg). En comparaison avec d'autres types d'usines, les teneurs élevées en chrome (par exemple, 54 et 71 mg/kg pour TFI 1 et TFI 2) sont liées à l&rsquo;application de colorants au chrome et métallifères. Il convient également de noter le facteur élevé d'émission de cuivre pour TF5 (603 mg/kg), dû au fait qu'au moment où les données ont été rassemblées, l'entreprise utilisait des canalisations en cuivre dans le système de récupération de chaleur. L'usine les a maintenant remplacées par des canalisations neuves en acier inoxydable.

TFI 1

⁽¹⁾

TFI 2

⁽¹⁾

TFI 3

⁽²⁾

TFI 4

⁽²⁾

TFI 5

⁽³⁾

TF 6

⁽⁴⁾

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

141

296

314

170

114

70

DCO (mg O₂/l)

(g/kg)

659

93

814

241

144

66

280

32

728

51

DBO₅ (mg O₂/l)

(g/kg)

227

32

308

91

60 ⁽⁵⁾

6,8

140

9,8

AOX (mg Cl/l)

(g/kg)

0,31

0,09

HC (mg/l)

(g/kg)

8,5

pH

7,1

Conductivité (mS/cm)

1

1,9

T (ºC)

27

30

NH₄ (mg/l)

(g/kg)

34

2,4

N org. (mg/l)

(g/kg)

22,7

6,7

N total (mg/l)

(g/kg)

55,2

6,3

Phosphore total (mg/l)

(g/kg)

1,9

0,22

Cu (mg/l)

(mg/kg)

0,08

11

0,05

15

<8

<7

5,29

0,6

Cr (mg/l)

(mg/kg)

0,38

54

0,24

71

<8

16

0,04

5

0,25

17,5

Ni (mg/l)

(mg/kg)

0,05

15

<8

<7

0

Zn (mg/l)

(mg/kg)

1,3

183

0,61

181

32

50

1,58

180

Source : (1) [179, UBA, 2001] (TFI 1 à TFI 2 correspondent aux sites 1 à 2 respectivement) ; (2) [193, CRAB, 2001] (TFI 3 à TFI 4 correspondent aux sites 1 et 2 respectivement) ; [200, Suède, 2001] (TFI 5 correspond au site I) (4) [31, Italie 2000] (TFI 6 correspond au site 1)

Notes : Les cases vides signifient que des informations pertinentes ne sont pas disponibles
⁽⁵⁾ les données mentionnées ont trait au DBO₇

Tableau 3.35 : Concentration et facteurs d'émissions spécifiques des eaux résiduaires de six usines d'ennoblissement de tissus composé principalement de laine

Les produits chimiques appliqués sont regroupés en tant que colorants, produits auxiliaires textiles et produits chimiques de base. Les chiffres, bien que fondés sur des informations limitées (données de deux usines) sont :

colorants :

10 à 30

(g/kg de support textile)

produits auxiliaires textiles :

140 à 160

(g/kg de support textile)

produits chimiques de base :

85 à 95

(g/kg de support textile)

De même, les données de consommation d'énergie ne sont disponibles que pour deux entreprises. Les fourchettes de consommation totale se situent entre 11 et 21 kWh/kg (0,5 à 0,8 kWh/kg pour l'électricité, 10 à 20 kWh/kg pour le gaz naturel).

3.3.3.4 Usines d'ennoblissement de tissus : principalement en fibres synthétiques

Les données relatives à l'ennoblissement de tissus composés de fibres synthétiques sont présentées au tableau 3.36 pour six usines. Les chiffres varient selon le type de mélange et le pourcentage de fibres naturelles (principalement coton, lin et soie) souvent présentes dans le mélange.

Les débits d'eaux résiduaires spécifiques sont tous supérieurs à 100 l/kg, sauf TFI 1 avec 7 l/kg seulement. Cette usine représente toutefois une situation particulière qui n'est pas comparable avec les autres installations présentées dans la présente section. TFI 1 traite 100 % de fibres de polyamide et n'effectue de pré-traitement que dans des laveuses continues récentes pour l'élimination des agents de préparation et d'encollage.

En ce qui concerne les autres entreprises, des chiffres plus élevés de débits d'eaux résiduaires spécifiques peuvent s'expliquer en partie par le matériel utilisé en considérant que certaines entreprises traitent des quantités significatives de fibres cellulosiques en même temps que des fibres synthétiques (par exemple, TFI 3 et TFI 5).

Les valeurs de DCO varient entre 110 et 200 g/kg (un chiffre plus élevé, 286, uniquement pour TFI 2). Pour TFI 1, on trouve un chiffre plus faible (14 g/kg), mais TFI 1 n&rsquo;effectue pas de teinture.

La figure 3.11 montre comme exemple la répartition de la charge en DCO des eaux résiduaires provenant d'une usine d'ennoblissement de tissus composés principalement de polyamide. Il est évident que les agents de préparation représentent une part considérable de la charge totale de DCO. Leur élimination exige des quantités relativement élevées d'agents de lavage et de séquestrants, ce que confirme la forte contribution des agents auxiliaires de pré-traitement à la charge en DCO. En ce qui concerne la charge en DCO relativement élevée attribuée aux colorants, elle n'est pas due aux colorants eux-mêmes, mais aux agents d'unisson et aux dispersants présents dans les formulations de colorant (en particulier dans le cas de colorants dispersés, le plus souvent employés pour les fibres synthétiques).

Figure 3.11 : Répartition de la charge en DCO d'une usine d'ennoblissement de tissus composés principalement de polyamide

TFI 1

⁽¹⁾

TFI 2

⁽²⁾

TFI 3

⁽²⁾

TFI 4

⁽²⁾

TFI 5

⁽²⁾

TFI 6

⁽³⁾

Débit d'eaux usées spécifique (l/kg)

7

114

165

248

178

100

DCO (mg O₂/l)

(g/kg)

1 950

14

2 500

286

965

160

665

165

726

129

1 254

125

DBO₅ (mg O₂/l)

(g/kg)

317

2

227

38

245

61

165

29

373

37

AOX (mg Cl/l)

(g/kg)

0,13

0,001

pH

11

7

7,4

7,6

Conductivité (mS/cm)

0,6

T (ºC)

32

NH₄ (mg/l)

(g/kg)

1

0,17

9

2,23

12

N org. (mg/l)

(g/kg)

N total (mg/l)

(g/kg)

14

2,3

23

5,7

23

9

0,9

Phosphore total (mg/l)

(g/kg)

4,9

0,5

Cu (mg/l)

(mg/kg)

0,14

14

Cr (mg/l)

(mg/kg)

0,06

6

Ni (mg/l)

(mg/kg)

Zn (mg/l)

(mg/kg)

0,06

6

Source : (1) [179, UBA, 2001] (TFI 1 correspond au site 1) ; (2) [198, TOWEFO, 2001] (de TFI 2 à TFI 5 correspondant aux sites I 03, I 06, I 13, I 17 respectivement) ; (3) [200, Suède, 2001] (TFI 6 correspond au site F)

Notes :

Les cases vides signifient que les informations correspondantes n'étaient pas disponibles.

Tableau 3.36 : Concentration et facteurs d'émissions spécifiques des eaux résiduaires de six usines d'ennoblissement de tissus composés principalement de fibres synthétiques

3.3.3.5 Analyse de certains procédés spécifiques pour les usines d'ennoblissement de tissus

Des informations spécifiques sur les procédés ont été recueillies pour :

le flambage

la thermofixation

le pré-traitement continu de tissus

la teinture à la continu et semi-continu

l'impression

les apprêts

l'enduction.

3.3.3.5.1 Le Flambage

La composition et la quantité des émissions dans l'air lors du flambage dépendent fortement :

du type de support à traiter

de la position des brûleurs (angle et distance par rapport au textile ; flambage sur une face ou double face)

du type de dispositif d&rsquo;épuration des émissions.

Les principales émissions dans l'air sont :

des poussières provenant des fibres brûlées

du carbone organique provenant des substances volatiles sur le support et/ou les produits de craquage, et du méthane provenant de la combustion incomplète des gaz du brûleur

du formaldéhyde provenant des gaz du brûleur.

Les niveaux d'émission mesurés dans cinq usines d'ennoblissement sont résumés au tableau 3.37 [179, UBA, 2001] .

Entreprise textile

Point d'échantillonnage

Dispositif de réduction des émissions installé

Support

Concentration

carbone organique

(mg C/Nm³)

Concentration carbone organique à l&rsquo;exclusion du méthane

(mg C/Nm³)

Concentration formaldéhyde

(mg HCHO/Nm³)

Poussière

(mg/Nm³)

Débit d'air

(Nm³/h)

Temp.

effluent gazeux (°C)

Vitesse du procédé

A

Pré-brossage + compartiment du brûleur

Pré-brossage + brûleur :

laveur ; post-brossage : circulation d'air, filtre tissu

Coton

99

22

-

1,8 à 3,7

5 900

28

60 à 100 m/min

B

Pré-brossage + compartiment du brûleur

Pré-brossage + brûleur :

Laveur ; post-brossage : laveur

Polyester/ coton

82

< 1

-

0,3 à 0,4

3 800

34

120

m/min

B

Compartiment post-brossage

Pré-brossage + brûleur :

Laveur ;

post-brossage : laveur

Polyester/ coton

-

-

-

0,1

5 670

24

120

m/min

C

Pré-brossage + compartiment du brûleur

Pré-brossage + brûleur :

Laveur ; post-brossage : circulation d'air, filtre tissu

Coton

74

-

-

6,2

8 200

32

100 - 120

m/min

D

(procédé 1)

Compartiment du brûleur

Post-brossage : laveur

Coton

-

-

0,9

< 0,1

4410

83

2160

kg textile/h

D

(procédé 2)

Compartiment du brûleur

Post-brossage : laveur

Polyester/ coton

-

-

1,9

< 0,1

83

1620

kg textile/h

D

(procédé 2)

Compartiment post-brossage

Post-brossage : laveur

Polyester/ coton

-

-

-

< 0,1

27

1620

kg textile/h

E

Compartiment du brûleur

Post-brossage : laveur

Polyester/ élasthanne

42,4

26,3

3,2

-

3 190

118

1746

kg textile/h

E

Compartiment post-brossage

Post-brossage : laveur

Polyester/ élasthanne

-

-

-

6,6

2 760

27

1746

kg textile/h

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 3.37 : Rejets gazeux provenant des installations de flambage dans cinq usines d'ennoblissement de textiles

Les considérations générales suivantes s'appliquent aux données indiquées [179, UBA, 2001]  :

si un laveur est utilisé dans le compartiment de post-brossage, on peut obtenir des émissions de poussières < 0,1 mg/m³, mais des concentrations à concurrence de 6 mg/Nm³ peuvent également être détectées.

La concentration en carbone organique occasionnée par le procédé lui-même (hors méthane) varie à l'intérieur d'une large fourchette (de 1 à 26 mg C/Nm³). L'émission de formaldéhyde du brûleur se situe dans une fourchette de 1 à 3 mg de formaldéhyde /Nm³.

la température de l'effluent gazeux dépend du point d'échantillonnage (brûleur ou post-brossage) et de la présence ou non d'un laveur.

Le flambage peut générer une forte odeur. Une valeur de 60 000 UO/kg de textile n&rsquo;est pas inhabituelle pour une installation de flambage de coton sans systèmes d&rsquo;épuration des émissions [179, UBA, 2001] . Un traitement plus poussé de l'air destiné à la destruction des substances odorantes et à la réduction des poussières peut être nécessaire (voir également la section 4.10.9). Les émissions d'odeurs sont traitées plus en détail à la section 3.5.

3.3.3.5.2 Thermofixation

Le tableau 3.38 indique les sources potentielles d'émissions dans l'air provenant :

du traitement thermique de tissus écrus

du traitement thermique de tissus qui ont été pré-lavés de manière inefficace.

Fibre

Impuretés /sous-produits sur le tissu

Polluants dans les rejets gazeux

Fibres synthétiques en général

Agents de préparation

Huiles minérales, esters d'acides gras et leurs sous-produits et/ou composés de décomposition thermique

Fibres naturelles en général

Agents de préparation

Huiles minérales, esters d'acides gras et leurs sous-produits et/ou composés de décomposition thermique

Polyuréthanne (élasthanne)

Solvant de fibres

Agents de préparation

Di-méthylacétamide

Silicones

Polyamides aromatiques

Solvant de fibres

Di-méthylacétamide

Polyacrylique

Solvant de fibres

Di-méthylformamide,

Di-méthylacétamide

Polyamide 6

Monomère

e Caprolactame

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 3.38 : Sources éventuelles de rejets gazeux pendant la thermofixation de tissus écrus ou lavés de manière peu efficace

Les niveaux d'émissions dans l'air caractéristiques provenant de la thermofixation (concentrations, facteurs d'émission et débits massiques) sont indiqués au tableau 3.39 pour quelques usines d'ennoblissement. A noter que lorsqu&rsquo;on installe des systèmes d&rsquo;épuration des émissions, les chiffres indiqués dans le tableau correspondent au gaz épuré en résultant. Dans le cas de rames au gaz direct, la partie de carbone organique attribuable au combustible (méthane, propane, butane) est indiquée séparément et n'est pas incluse dans les données concernant les chiffres d'émissions de carbone organique (concentrations, facteurs d'émission et débits massiques).

Les considérations générales suivantes s'appliquent aux données mentionnées :

la thermofixation de textiles écrus entraîne un flux de polluant significatif. Si du polyamide 6 est thermofixé, des quantités importantes de caprolactame sont émises (voir les procédés 1.1 et 13.3).

dans le cas de textiles qui contiennent des agents de préparation faiblement polluants, on observe des niveaux d'émission beaucoup plus faibles (voir les procédés 15.1 et 15.2)

les émissions de carbone organique causées par du combustible non brûlé se situent dans une fourchette de 0,1 jusqu'à 5 g/kg de textile et plus dans le cas de brûleurs mal entretenus.

les émissions de formaldéhyde ne proviennent pas seulement des produits auxiliaires appliqués. Les rames au gaz direct peuvent également libérer du formaldéhyde en raison de la combustion partielle du gaz (méthane, propane, butane). Les niveaux de concentration de formaldéhyde des rames se situent entre 0,1 à 60 mg/Nm³.

Entreprise textile

Dispositif de réduction des émissions

Procédé

Support

Température du procédé (°C)

Facteur d'émission

(g C/kg textile)

Concentration

(mg C/Nm³)

Débit massique

(g C/h)

Emission des brûleurs

(g C/kg textile)

Observations

1.1

Thermofixation (tissu écru)

Polyamide 6

185

12

82

359

5,4

4,3 g de caprolactame /kg

3.3

Récupération de chaleur, électrofiltration

Thermofixation (tissu écru)

Polyester/ polyacrylique

180

0,7

92

1 260

0,1

3.4

Récupération de chaleur, électrofiltration

Thermofixation (tissu pré-lavé)

Polyester/ polyacrylique

180

0,9

77

1 055

0,2

4.3

Thermofixation (tissu non brut)

Polyester/ laine/ élasthanne

165

0,2

14

130

1,6

0,08 g de formaldéhyde /kg

4.4

Thermofixation (tissu teint avec véhiculeur)

Polyester/ laine/ élasthanne

165

6,5

460

4 269

1,4

0,08 g de formaldéhyde /kg

10.2

Laveur

Thermofixation (tissu non écru)

Polyamide 6.6/ élasthanne

190

1,5

38

427

0,1

10.3

Laveur

Thermofixation (tissu pré-lavé)

Polyamide 6/ élasthanne

190

2,2

84

945

0,2

10.4

Laveur

Thermofixation (tissu non écru)

Polyamide/ élasthanne

190

2,6

71

1 052

1,4

11.1

Laveur,

Electrofiltration

Thermofixation (tissu non écru)

Polyester

150

1,2

24

507

0,5

11.2

Laveur,

Electrofiltration

Thermofixation (tissu pré-lavé)

Polyester

150

0,8

19

394

0,4

13.1

Condensation, Electrofiltration

Thermofixation (tissu non écru)

Polyester

205

3,2

36

820

1,2

13.2

Condensation, Electrofiltration

Thermofixation (tissu non écru)

Polyester/ polyacrylique

180

2,2

59

1 350

0,5

13.3

Condensation, Electrofiltration

Thermofixation (tissu non écru)

Polyamide 6

185

1,9

18

410

0,5

0,7 g de caprolactame /kg

14.1

Thermofixation (tissu non écru)

Coton/ polyester

200

1,1

95

697

0,1

15.1

Laveur

Thermofixation (tissu non écru)

Polyester

190

0,8

65

689

0,2

Effluents gazeux non traités

15.2

Laveur

Thermofixation (tissu non écru)

Polyester/ coton

90

0,6

39

421

0,2

Effluents gazeux non traités

Source : [179, UBA, 2001]

Toutes les rames fonctionnent au gaz direct

Tableau 3.39 : Rejets gazeux en thermofixation (données mesurées)

Les facteurs d'émission basés sur la substance pour quelques-uns des agents de préparation les plus couramment appliqués sont indiqués au tableau 2 (voir la section 11.4). Comme cela est mieux expliqué à la section 3.3.3.5.6, ce facteur est défini en tant que quantité de substances organiques et inorganiques (exprimée en grammes) qui peuvent se dégager dans des conditions définies de procédé (temps de polymérisation, température de polymérisation et type de support) pour un kilogramme de produits auxiliaire.

3.3.3.5.3 Pré-traitement continu de tissu

Pré-traitement de tissus cellulosiques

Pour le coton, les procédés les plus courants sont le désencollage, le débouillissage et le blanchiment. A l'heure actuelle, ces procédés sont souvent combinés.

La figure suivante illustre un procédé de pré-traitement (désencollage, débouillissage et blanchiment) dans le cas d'agents d'encollage solubles dans l'eau et qui peuvent facilement être éliminés uniquement avec de l'eau. Les consommations spécifiques d'eau, de vapeur et de produits chimiques, dans une ligne de pré-traitement à la continu récente, figurent au tableau 3.40.

Figure 3.12 : Procédé continu représentatif du pré-traitement des fibres cellulosiques, comprenant le désencollage (les deux premiers compartiments), le débouillissage (foulardage de la solution de débouillissage, vaporisage, lavage, séchage), le blanchiment (foulardage de la solution de blanchiment, vaporisage, lavage et séchage)
[179, UBA, 2001]

Opération

Apport de produits auxiliaires /

kg de tissu

Eau chaude

(l/kg tissu)

Vapeur (kg/kg de tissu)

sans échangeur thermique

avec échangeur thermique

Désencollage

3 à 4

0,6 à 0,8

0,3 à 0,4

Débouillissage

NaOH (100 %)

40 g/kg

Agents mouillants

5 ml/kg

Séquestrants

2 ml/kg

Vaporisage

0,4

Lavage

4 à 5

0,8 à 1

0,4 à 0,5

Séchage

1,1

Blanchiment

H₂O₂ (35 %)

45 ml/kg

NaOH (100 %)

15 g/kg

Stabilisant organique

10 ml/kg

Agent mouillant

3 ml/kg

Lavage

Acide acétique (80 %)

2 ml/kg

4 à 5 ⁽¹⁾

0,8 à 1 ⁽¹⁾

0,4 à 0,5 ⁽¹⁾

Vaporisage

0,4

Séchage

1,1

Source : [179, UBA, 2001]

Notes : ⁽¹⁾ pour le lavage après blanchiment à froid, les valeurs de référence sont : eau = 4 à 6 ; vapeur (sans échangeur de chaleur) = 0,8 à 1,2 ; vapeur (avec échangeur de chaleur) = 0,4 à 0,6

Tableau 3.40 : Consommation spécifique d'eau, de vapeur et de produits chimiques dans une ligne de pré-traitement continu récente, comprenant désencollage, débouillissage (foulardage de la solution de débouillissage, vaporisage, lavage, séchage), blanchiment (foulardage de la solution de blanchiment, vaporisage, lavage et séchage)

Les chiffres mentionnés dans le tableau 3.40 ont trait aux quantités d'eau, de vapeur et de produits chimiques utilisés dans chaque phase du procédé de pré-traitement. Toutefois, ces chiffres ne tiennent pas compte de la réutilisation et du recyclage éventuels, et ne correspondent pas nécessairement aux niveaux réels de consommation du procédé. Il est fait mention ( [281, Belgique, 2002] ) que, dans les lignes de pré-traitement récentes, des niveaux de 6 litres de consommation totale d'eau (eau et vapeur/kg de tissu) ou 9 l/kg (en incluant le nettoyage des échangeurs thermiques et des filtres) ont été enregistrés. En ce qui concerne la charge organique évacuée, une grande partie provient du bain de désencollage. On peut calculer la concentration et la charge de DCO si l'on connaît la quantité d'agents d'encollage appliqués sur le tissu et le coefficient spécifique de DCO de l'encollage mentionné à la section 8.3. En tenant compte de la consommation spécifique d'eau mentionné pour le désencollage au tableau 3.40 (4 l/kg) et en supposant que la charge de l'agent d'encollage sur le tissu est de 6 % en masse, avec une DCO de 1 600 g/kg (par exemple, l'alcool polyvinylique), la concentration de DCO en résultant sera d'environ 24 000 mg O₂/l et la DCO sera de 96 g O₂/kg de tissu.

Avec des agents d'encollage à l'amidon et à l'amidon modifié, on applique normalement un désencollage enzymatique ou oxydant, suivi d'un lavage. A l'annexe IV (section 11) figurent des exemples de recettes pour le désencollage enzymatique, pour le désencollage oxydant à froid et l'élimination des agents d'encollage solubles dans l'eau.

Pré-traitement des tissus synthétiques

Le tissu en fibres synthétiques est prétraité tant en continu qu'en discontinu. Le but principal est d'éliminer les agents de préparation. (Exemples de recettes en annexe IV).

Dans le pré-traitement en continu, de très fortes concentrations d'hydrocarbures peuvent se rencontrer. Par exemple, avec une charge d'hydrocarbures de 1,5 % en masse et une consommation spécifique d'eau de 5 l/kg, le flux qui en résultera sera fortement concentré (3 000 mg/l). Une charge organique supplémentaire provient des produits auxiliaires de pré-traitement.

Pré-traitement de tissus en laine

La disponibilité d'informations détaillées sur le pré-traitement des tissus en laine est limitée. (Exemples de recettes en annexe IV)

3.3.3.5.4 Teinture à la continu et en semi-continu

Les niveaux d'émission et de consommation dans le cas de la teinture par épuisement de tissus en laine sont très semblables à celles de la teinture par épuisement de tricots du fait des mêmes conditions opérationnelles.

Dans la teinture à la continu et en semi-continu, l'application des colorants par foulardage constitue la technique la plus courante. En conséquence, il conviendra de tenir compte des points suivants.

Très souvent, la quantité totale de solution de foulardage est préparée à l'avance. Afin d'éviter des ruptures d&rsquo;alimentation en produits pendant le traitement, on prépare en principe un surplus de solution. Dans de nombreuses entreprises, la solution résiduelle contenue dans le foulard et dans le réservoir de préparation est encore souvent évacuée dans les eaux résiduaires. En comparaison avec le flux global des eaux résiduaires, la quantité de ces solutions de colorant concentrées est très faible. Toutefois, elles contribuent dans une large mesure à la charge globale de colorant dans les rejets (voir également la section 4.6.7).

La quantité de solution dans le foulard dépend principalement de la largeur et du poids du tissu et de la conception du foulard. La fourchette est d'environ 10 à 15 l pour les modèles récents jusqu&rsquo;à 100 l pour les anciens modèles ainsi que les tissus lourds (>200 g/m²).

La quantité résiduelle dans le réservoir de préparation dépend du dosage appliqué et de la technologie de contrôle. Elle peut aller de quelques litres dans des conditions optimisées jusqu'à 150 ou 200 litres. Ces derniers chiffres ne sont pas vraiment exceptionnels.

On peut facilement estimer la quantité de solutions résiduelles de foulardage sur la base du nombre de passes quotidiennes. Par exemple, une usine qui traite 40 000 m/jour et une moyenne de 800 m par passe, traitera 50 lots par jour. Ce chiffre multiplié par le volume moyen de solution résiduelle de foulardage donne la quantité journalière à éliminer.

En tenant compte d'un taux d'emport réaliste de 100 % et d'un taux de colorants de 0,2 à 10 %, la concentration de colorant dans la solution de foulardage varie entre 2 et 100 g/l. La DCO spécifique est de l'ordre de 1 à 2 g O₂/g de colorant. En ne considérant que le colorant lui-même, sans tenir compte des produits auxiliaires contenus dans les formulations de colorant, la DCO attribuable aux colorants dans la solution de foulardage peut varier entre 2 et 200 g/l.

Des exemples de recettes pour la teinture à la continu et en semi-continu figurent à l'annexe IV.

3.3.3.5.5 Impression

Résidus de pâte d'impression et  rejets aqueux de l'impression au cadre rotatif

Il est bien connu que les pertes de pâtes d'impression sont particulièrement importantes pour l'impression au cadre rotatif et l'impression aux cadres en général (peut-être un peu moins pour le cadre plat) en comparaison avec l'impression numérique - voir également la section 2.8.3. En outre, en particulier pour les colorants à la phtalocyanine de cuivre ou de nickel, les taux de fixation peuvent être très faibles pour les fibres cellulosiques, le polyester et leurs mélanges (moins de 50 %).

Un exemple de chiffres pour les pertes de pâte d'impression pour chaque cadre est le suivant :

2,5 à 4

kg pour les racles traditionnelles (selon le diamètre et la longueur de la racle)

2,5

kg issus des canalisations et pompes

1 à 2

kg issus du cadre

6,5 à 8,5

kg &ndash; Total

Ainsi, pour les systèmes d'alimentation de pâte d'impression traditionnels, on peut envisager des volumes (= pertes) de 6,5 à 8,5 kg par couleur appliquée.

Selon la quantité et le modèle du support textile à imprimer, les pertes de pâte d'impression peuvent être même plus élevées que la quantité de pâte d'impression appliquée sur le support textile. Par exemple, pour imprimer 250 m de tissu (avec un poids spécifique de 200 g/m) et une couverture de 80 % (rapport entre la surface totale du tissu et la surface imprimée), 40 kg de pâte d'impression sont nécessaires. Dans le cas de 7 couleurs et de 6,5 kg de résidus de pâte d'impression par couleur, la perte est de 45,5 kg, ce qui dépasse la quantité de pâte déposée sur le support textile (sans tenir compte des résidus dans les seaux de pâte d'impression, etc.).

Les pâtes d'impression sont des mélanges concentrés de différents produits chimiques. Les pâtes d'impression pigmentaire sont les plus concentrées, tandis que les pâtes d'impression en colorants réactifs ont la plus faible teneur en composés organiques. La composition de formulations de pâtes d'impression en colorants réactifs, de cuve, dispersés et pigments est indiquée à la section 11.

A la fin de chaque passe, le matériel d'impression (racles, canalisations, pompes, cadres, etc.) est nettoyé. Ci-après, des chiffres de consommation d'eau :

350 l

par pompe et canalisations d'un système d'alimentation de pâte d'impression

 35 l

par racle (matériel de lavage récent)

 90 l

par cadre (matériel de lavage récent)

De plus, on consomme de l'eau pour le nettoyage du tapis d'impression avec des niveaux de consommation d&rsquo;environ 1200 l/h. Normalement, l'installation de lavage est couplée au mouvement du tapis qui ne représente que 25 % du temps de fonctionnement (système marche/arrêt).

Le tapis du séchoir doit également être nettoyé après utilisation. Le niveau de consommation est d'environ 400 l/h ; ici également, l'installation de lavage est couplée au mouvement du tapis.

Niveaux de consommation d'urée dans les pâtes d'impression réactives

L'urée des pâtes d'impression en colorants réactifs est la source principale de NH₃ et NH₄⁺ dans les eaux résiduaires des usines d'impression.

Des données reflétant la pratique industrielle actuelle dans trois usines en Italie sont disponibles pour la soie et la viscose [312, ANT, 2002] . Pour la soie, les niveaux de consommation se situent entre 40 et 100 à 110 g d&rsquo;urée/kg de pâte d'impression. Pour la viscose, les chiffres indiqués montrent des dosages encore plus élevés (jusqu'à 150 g d'urée/kg de pâte d'impression). Des informations concernant les techniques permettant d'éviter ou du moins de réduire l'utilisation d'urée figurent à la section 4.7.1.

Rejets gazeux provenant des traitements de fixation et de séchage réalisés après impression

Il est bien connu que les pâtes d'impression contiennent des substances ayant un fort potentiel d'émissions dans l'air. Les polluants principaux et les sources éventuelles d'émission sont énumérés à la section 2.8.3.

Le tableau 3.41 indique des données d'émission provenant de mesures réalisées dans trois usines d'ennoblissement. Les chiffres mentionnés concernent l'impression au cadre plat (ils ne s'appliquent pas à l'impression d&rsquo;étoffes volumineuses telles que les tapis).

Site

Procédé d'impression

Phase du procédé

Support

Température du procédé (°C);

Durée de polymérisation (min)

Facteur d'émission

(g C/kg textile)

A

Impression en colorants de cuve par rongeage sur base de colorants directs

Séchage

Viscose

0,3

Vaporisage

Viscose

102; 13

1,0

Impression en colorants de cuve à deux phases

Séchage

0,6

Fixation

135; 1

1,3

Impression en colorants dispersés

Séchage

Polyester

1,3

Fixation

Polyester

175; 5

0,01

Impression pigmentaire

Séchage

Coton

150

0,2

Condensation

Coton

160; 5

0,1

B

Impression pigmentaire, rame pilote de simulation

Séchage et fixation

Coton

Séchage : 150,1

Fixation : 160; 4

0,4 à 4

selon la recette

C

Impression pigmentaire, rame pilote de simulation

Séchage et fixation

Polyester

Séchage : 150; 1

Fixation : 160; 4

0,4 à 5,6

selon la recette

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 3.41 : rejets gazeux des étapes de séchage et de fixation après impression (mesures effectuées dans deux usines d'ennoblissement)

3.3.3.5.6 Apprêts

Emissions dans l'eau dues aux traitements d'apprêts

La pollution de l'eau provenant des traitements d&rsquo;apprêts peut provenir des étapes de lavage (qui ne sont pas toujours nécessaires) et des rejets concentrés provenant des foulards, des cuves de préparation et des canalisations. La quantité de bains résiduels se situe dans une fourchette d'environ 0,5 à 35 % de la quantité totale de bain d'apprêt préparé. Le chiffre le plus bas correspond à des usines intégrées réalisant l'apprêt sur un seul type de support, tandis que le chiffre plus élevé est caractéristique d&rsquo;usines traitant de petits lots et différents types de supports.

On dispose d&rsquo;un grand nombre de produits chimiques et de recettes différents afin d'assurer la finition des supports textiles. Comme exemples significatifs concernant les fibres cellulosiques, on peut citer les traitements appliqués avec des retardants ignifuges réactifs (composés organophosphorés) et ceux avec des agents réactifs d'infroissabilité. En ce qui concerne ces derniers, un exemple de recette est présenté au tableau 3.42.

Composants

(g/l)

Observations

Diméthylol-dihydroxyéthylène urée

130 à 200

liant

Acide sulfurique (48 %)

15 à 30

Agents de lavage

2

éthyloxates d'acides gras

Source : [179, UBA, 2001]

Notes :
a)     La réaction se produit dans des conditions acides (pH 2 à 3) ; la durée de la réaction est de 20 à 40 h entre 25 et 30°C
b)    La DCO de la solution de foulardage est d'environ 130 à 200 g/l

Tableau 3.42 : Exemple de recette pour l'apprêt de tissus en coton avec des composés réactifs d'infroissabilité

Les produits chimiques appliqués pour l'apprêt tant ignifuge que d'infroissabilité ne sont pas biodégradables et, de plus l'adsorption sur la boue activée est très faible. Ceci indique que le traitement biologique n'est pas approprié pour traiter ces rejets.

Un autre exemple est celui des agents d'apprêt qui sont largement appliqués aux tissus en coton afin d'améliorer leur infroissabilité et irrétrécissabilité. Un exemple de recette figure au tableau 3.43.

Composant

Quantité

(l/1 000m)

x 0.91 ⁽¹⁾

DCO

(g O₂/kg)

DCO

(mg O₂/1 000 m)

Dispersants et agents d'unisson

5

4,55

645

2 934,75

Méthyloldihydroxy-éthylène urée

40

36,40

790

28 756,00

Chlorure de magnésium

10

9,10

F-Borate de sodium

0,15

0,14

Azurant optique

2

1,82

360

655,20

Additif pour agents de réticulation

20

18,20

628

11 429,60

Agent de douceur

40

36,40

340

12 376,00

Agent adoucissant 1

30

27,30

530

14 469,00

Agent adoucissant 2

30

27,30

440

12 012,00

Total : produits chimiques

177,15

Total : solution appliquée (y compris eau)

195

Total

82 632,55

Source: [179, UBA, 2001]

Notes:
Poids spécifique du tissu : 250 g/m2
Largeur du tissu : 1,6 m

⁽¹⁾ en raison de la dilution

Tableau 3.43 : Valeur de DCO d&rsquo;une recette d'apprêt pour l'irrétrécissabilité et l'infroissabilité

Dans ce cas, il n'y a pas de lavage, mais les préoccupations environnementales se situent au niveau du rejet potentiel du bain résiduel d'apprêt dans le foulard et la cuve de préparation. Le composant réactif (méthyloldihydroxy-éthylène urée), l'azurant optique et les agents adoucissants sont non biodégradables, et contribuent à la DCO résiduelle de l'effluent épuré en station de traitement biologique.

Emissions potentielles dans l'air provenant des produits auxiliaires d'apprêt (données calculées)

Dans la plupart des cas, le potentiel d'émission d'une recette d'apprêt peut être calculé sur la base des facteurs d'émission donnés pour les composés individuels présents dans la formulation. Selon ce concept qui est expliqué plus en détail à la section 4.3.2, il est possible de définir les paramètres suivants (la nomenclature d'origine est conservée dans la description suivante) :

un facteur d'émission basé sur la substance, et

un facteur d'émission basé sur le support textile.

Il existe deux types de facteurs d'émission basés sur la substance : 1) fc qui fournit l'émission totale produite par les substances organiques présentes dans la formulation, exprimées en carbone organique total ; 2) fs, qui fournit l'émission attribuable aux substances organiques ou aux composés inorganiques spécifiques cancérigènes ou toxiques, tels que l'ammoniac et l&rsquo;acide chlorhydrique, présents dans la formulation.

En Allemagne, où ce concept a été développé, les fournisseurs de produits auxiliaires fournissent des informations sur les facteurs d'émission basés sur les substances. C'est là une condition préalable au calcul des facteurs d'émission basés sur le support textile.

Le facteur d'émission basé sur le support textile (WFc ou WFs) est défini en quantité de substances organiques et inorganiques exprimée en grammes qui peuvent se dégager dans des conditions définies de procédé (temps de polymérisation, température de polymérisation et type de support) pour un kilogramme de textile traité selon une formulation donnée de produits auxiliaires.

Le facteur d'émission basé sur le support textile peut être calculé à partir des facteurs d'émission basés sur la substance des composants individuels de la formulation/recette (fc ou fs), leur concentration dans le bain (FK) et le taux d'emport du bain (FA, qui normalement se situe entre 60 % et 120 % selon le type de support). Un exemple du calcul des facteurs d'émission fondés sur le textile figure au tableau 3.44.

FK

(g/kg)

FA

(g/kg)

fs

(g/g)

fc

(g/g)

FK*FA*fs

(g/kg)

WFs

(g/kg)

FK*FA*fc

(g/kg)

WFc

(g/kg)

RECETTE 1

Coton ; 170°C

Ester d'acide gras

20

0,65

0,015

0,2

Polysiloxane

20

0,65

0,005

0,07

Agent de réticulation

100

0,65

0,0041FO

0,0009

0,27FO

0,06

Dérivé d'urée stéarique (catalyseur)

20

0,65

0,0165FO

0,0162

0,21FO

0,21

Total 1

0,48FO

0,54

RECETTE 2

Coton ; 150°C

Agent adoucissant

50

1

-

0,005

-

0,25

Agent de réticulation sans formaldéhyde

12

1

-

0,01

-

0,12

Catalyseur

12

1

-

0,008

-

0,1

Total 2

-

0,47

Source : [179, UBA, 2001]

Notes :
FK : concentration dans la recette (g produit auxiliaire/solution)
FA : taux d'emport du bain (kg bain /kg de support textile)
fs : facteur d'émission basé sur la substance (g émission /g produit auxiliaire) (dans le cas de substances organiques cancérigènes ou toxiques, telles qu'ammoniac, acide chlorhydrique, etc.)
fc : facteur d'émission basé sur la substance, exprimé en tant que carbone organique total (g C/g produits auxiliaire)
WFs : S (FK*FA*Fs) - facteur d'émission basé sur le support textile dans la même catégorie de substances
WFc : S (FK*FA*Fc) - facteur d'émission basé sur le support textile, exprimé en carbone organique total
FO : formaldéhyde

Tableau 3.44 : Deux exemples de calcul des facteurs d'émissions dans l'air

On a calculé sur la base de ces exemples, la probabilité de libérer du carbone organique ou des substances spécifiques, telles que le formaldéhyde, d'un certain nombre de produits auxiliaires commerciaux pendant les procédés thermiques opérés après l'application de l'apprêt qui figurent aux tableaux de la section 11.4. Les produits auxiliaires analysés sont extraits du "Guide de l&rsquo;acheteur de produits auxiliaires textiles" [65, TEGEWA, 2000] . Les diverses formulations ont été divisées en différentes catégories selon leur fonctionnalité.

Des différences considérables ont été également observées parmi les produits auxiliaires appartenant à la même catégorie, en raison de la composition chimique, des principes actifs, des sous-produits et des impuretés. Toutefois, on peut formuler les observations générales suivantes :

· le formaldéhyde se dégage principalement des produits auxiliaires à base de composés de réticulation (en particulier, les agents de réticulation et les agents ignifuges réactifs). Le potentiel d'émission de formaldéhyde des dérivés de mélamine est, dans la plupart des cas, plus élevé que pour les produits auxiliaires à base de dérivés de diméthyloldihydroxyéthylène-urée (voir tableau 3 et tableau 4) ;

les agents anti-mousse qui contiennent des hydrocarbures fortement volatils comme principe actif ont un potentiel d'émission très élevé en comparaison avec les types à base de silicone (voir tableau 5) ;

en ce qui concerne les agents mouillants à base de phosphate de tributyle qui est caractérisé par une pression de vapeur élevée, des facteurs d'émission spécifiques de substances allant jusqu'à environ 340 g carbone organique /kg sont observés. Etant donné qu&rsquo;on utilise plusieurs additifs/sous-produits non spécifiés dans les fiches de données de sécurité et que la quantité d'ingrédients actifs peut varier grandement, les facteurs d'émission des autres agents mouillants (voir tableau 6) peuvent également varier grandement ;

les agents adoucissants à base de dérivés d'acides gras sont caractérisés par des facteurs d'émission entre 1 et 5 g de carbone organique /kg. Les produits à base de polysiloxane font état de chiffres plus élevés. Le chiffre le plus élevé mentionné au tableau 7 est occasionné par un type d'acide gras avec un additif à base de cire hautement volatile.

les véhiculeurs sont habituellement des substances fortement volatiles ; des facteurs d'émission de plus de 300 g de carbone organique /kg ont été observés (voir tableau 8)

les agents d'unisson utilisés dans la teinture peuvent - comme les véhiculeurs - être transportés par le support textile et entraîner des émissions considérables dans l'air

les différences de potentiel d'émission des agents ignifuges sont principalement le résultat des différents types de substances actives et des quantités de sous-produits/additifs (alcools, en particulier, le méthanol pour les types réactifs, glycols, éthers de glycol) (voir tableau 9) ;

en ce qui concerne les agents imperméabilisants, également, on observe une vaste plage de facteurs d'émission. Ceci est dû principalement à la différence de type et de quantité de solvants utilisés pour les résines à base de fluorocarbone (par exemple, acétate de butyle/éthyle, méthyléthyl/isobutylecétone, éthane diol, propane diol) et des différences de quantités d'ingrédients actifs dans le cas des produits à base de paraffine ;

en ce qui concerne les agents de conditionnement, il est clair que les produits à base de paraffines (qui ont une volatilité relativement élevée) possèdent un potentiel d'émission plus important que les dérivés des acides gras (voir tableau 11) ;

les azurants optiques et anti-électrostatiques possèdent des potentiels d'émission variables dus aux différents ingrédients actifs et aux différences de formulations des agents auxiliaires (voir tableau 12) ;

les apprêts de charge et raidissants à base de polymères naturels ou synthétiques ont de faibles potentiels d'émission ;

les niveaux d'émission des agents de post-traitement sont faibles ;

les biocides peuvent contenir des hydrocarbures aromatiques ; ceci entraîne une augmentation des facteurs d'émission (voir tableau 16) ;

les potentiels d'émission des agents anti-glisse à base d'acide silicique sont très faibles.

Rejets gazeux mesurés pour les procédés thermiques intervenant après les traitements d'apprêt

La section précédente traite des émissions calculées. En ce qui concerne les émissions mesurées à la cheminée, des niveaux d'émissions représentatifs figurent au tableau 3.45 pour un échantillon d'usines d&rsquo;ennoblissement (chacune avec un ou plusieurs procédés différents). Lorsque des systèmes d&rsquo;épuration des émissions sont installés, les chiffres indiqués dans le tableau correspondront au gaz épuré qui en résulte. Dans le cas de rames au gaz direct, la part d'émission de carbone organique attribuable au combustible (méthane, propane, butane) est indiquée séparément et n'est pas comprise dans les chiffres d'émission de carbone organique (concentrations, facteurs d'émissions et débits massiques).

Les observations générales suivantes s'appliquent aux données mentionnées :

le traitement thermique des supports textiles sur rames peut être influencé par les procédés d'ennoblissement en amont (et par l'efficacité du traitement de lavage préalable, s&rsquo;il est appliqué), comme on peut le voir pour les véhiculeurs de colorants dans le procédé 4.4 du tableau 3.39 et pour le perchloréthylène dans les procédés 12.1 et 12.2 au tableau 3.45 (cet aspect sera analysé plus bas dans cette section) ;

un facteur d'émission de 0,8 g de carbone organique par kg de textile peut être obtenu dans presque tous les procédés d'apprêt des textiles (toutefois, pour des installations équipées de systèmes d&rsquo;épuration des émissions, les chiffres indiqués correspondent à un effluent traité) ;

les émissions de carbone organique provenant de combustible non brûlé se situent dans une fourchette de 0,1 à plus de 5 g/kg de textile dans le cas de brûleurs mal entretenus ;

les émissions de formaldéhyde peuvent provenir non seulement des produits auxiliaires appliqués mais également des rames au gaz direct en raison de la combustion partielle du gaz (méthane, propane, butane). Les niveaux de concentration provenant des rames se situent entre 0,1 et 60 mg de formaldéhyde/Nm³.

Site

Type de chauffage

Dispositif d&rsquo;épuration des émissions

Recette

Support textile

Température de procédé (°C)

Facteur d'émission

(g C/kg textile)

Concentration

(mg C/Nm³)

Débit massique

(g C/h)

Emissions des brûleurs

(g C/kg textile)

Observations

1.2

Chauffage direct

Apprêt (agents de réticulation, raidissants), désaération, anti-glisse)

Polyamide 6

150

3,5

21

101

7,7

1,5 g de formaldéhyde /kg

1.3

Chauffage direct

Antistatique, adoucissant

Polyamide 6.6

150

0,7

33

148

0,1

2.1

Chauffage indirect

Easy-care, adoucissant, acide acétique

Coton/ élasthanne

170

0,9

52

506

-

0,02 g de formaldéhyde /kg

3.1

Chauffage direct

Récupération chaleur

Ignifuge

Coton

145

0,3

19

155

0,2

0,01 g de formaldéhyde /kg

3.2

Chauffage direct

Récupération chaleur

Azurant optique, antistatique

Polyester

190

0,6

24

277

0,5

4.1

Chauffage indirect

Adoucissant

Polyester/ laine

130

0,6

187

529

-

0,05 g de formaldéhyde /kg

4.2

Chauffage indirect

Anti-glisse

Polyester/ laine

130

0,3

15

188

-

0,01 g de formaldéhyde /kg

5.1

Chauffage direct

Raidissant, adoucissant

Polyester

170

0,4

9

123

0,2

0,03 g de formaldéhyde /kg

5.2

Chauffage direct

Adoucissant

Polyester

170

0,5

10

149

0,2

0,04 g de formaldéhyde /kg

6.1

Chauffage direct

Récupération chaleur

Enduction (acétate de polyvinyle)

Viscose/ polypropylène

110

0,7

68

689

1,4

0,06 g de formaldéhyde /kg

6.2

Chauffage indirect

Récupération chaleur

Enduction (acétate de polyvinyle) adoucissant, épaississant, acide acétique

Viscose/ coton

120

0,08

8

36

-

7.1

Chauffage direct

Laveur

Enduction /acrylate, agent de réticulation, agent anti-mousse

Viscose

150

0,35

16

142

0,1

0,14 g de formaldéhyde /kg

8.1

Chauffage direct

Laveur

Agent mouillant, anti-tache

Viscose/ coton/ polyester/ laine

165

0,5

22

255

0,4

8.2

Chauffage direct

Laveur

Adoucissant, agent anti-mousse

Polyester/ viscose/ coton

150

0,3

17

200

0,3

8.3

Chauffage direct

Laveur

Enduction polyuréthanne

Polyester/ coton

130

0,2

10

121

0,1

9.1

Chauffage indirect

Easy-care, adoucissant, agent mouillant, acide acétique

Coton/ élasthanne

150

0,2

43

56

-

0,03 g de formaldéhyde /kg

9.2

Chauffage indirect

Easy-care, adoucissant, agent mouillant, acide acétique, raidissant, hydrophobe

Coton/ viscose/ élasthanne

150

0,3

53

69

-

0,05 g de formaldéhyde /kg

10.1

Chauffage direct

Laveur

Séchage après teinture

Polyamide/ élasthanne

135

0,4

12

138

0,1

12.1

Chauffage direct

Agent de protection de la laine (polyuréthanne, polyacrylate) agent mouillant

Polyester/ laine/ élasthanne

190

1,3

60

542

0,3

0,7 g de perchloréthylène /kg

12.2

Chauffage direct

Hydrophobe, agent mouillant, acide acétique

Polyester/ laine/ élasthanne

190

0,9

41

370

0,4

0,8g de perchloréthylène /kg

14.2

Chauffage direct

Hydrophobe

Polyacrylique/ polyester

180

0,5

18

238

1,3

14.3

Chauffage direct

Adoucissant

Coton/ polyester

160

0,5

34

439

0,7

14.4

Chauffage direct

Anti-glisse

Polyacrylique

160

0,7

19

245

1,8

14.5

Chauffage direct

Easy-care

Coton/ polyester

170

1,5

50

764

0,6

0,06 g de formaldéhyde /kg

Source: [179, UBA, 2001]

Tableau 3.45 : Données mesurées d'émission spécifiques des traitements thermiques après traitements d'apprêt

Transfert de pollution des procédés en amont jusqu'aux étapes de séchage et de fixation

Les produits auxiliaires textiles et les produits chimiques (et leurs sous-produits/impuretés) en fonction de leur affinité pour les fibres peuvent être temporairement fixés sur le textile, en particulier si le lavage/rinçage est peu efficace. Dans les traitements thermiques ultérieurs, ces substances peuvent se dégager des textiles et être libérés dans les rejets gazeux. Les catégories de substances sont :

les véhiculeurs

les agents d'unisson

les agents de post-traitement

les agents mouillants

les hydrocarbures des pâtes d'impression (aspect déjà analysé à la section 3.3.3.5.5)

l&rsquo;acide acétique

le perchloréthylène (en cas de nettoyage à sec)

Les données sur les facteurs d'émission des tissus teints avec véhiculeurs et ceux des tissus nettoyés à sec sont indiquées ci-dessous.

Potentiel d'émission des tissus teints avec véhiculeurs

Les véhiculeurs sont principalement utilisés pour la teinture du polyester seul ou en mélange (voir également les sections 2.1.1.1 et 4.6.2). Une partie du véhiculeur (dans certains cas jusqu'à 50% ou plus) est absorbée et se dégage pendant le traitement thermique. Le degré d'épuisement/absorption dépend principalement :

du rapport de bain

de la quantité employée

du procédé de teinture

du support textile

des conditions opératoires du rinçage.

Le tableau 3.46 résume les potentiels d'émission des tissus teints avec véhiculeurs. Les données sont basées sur un tissu qui a été teint avec des véhiculeurs (à échelle industrielle) mais dont le séchage et les mesures des rejets gazeux ont été réalisés sur une rame de laboratoire.

Composants actifs des véhiculeurs

Facteur d'émission

(g C/kg de textile)

Benzoate de benzyle ; ester d'acide phtalique

8,97

Biphényle ; phtalate de diméthyle

8,3

Alkyl phtalimide

5,88

Source : [179, UBA, 2001] par référence à &ldquo;Envirotex, 2000&rdquo;

Tableau 3.46 : Facteur d'émissions dans l'air de textiles teints avec véhiculeurs

Le tableau 3.47 montre une sélection représentative des chiffres d'émissions dans l'air provenant de quatre usines textiles pendant l&rsquo;étape de séchage/fixation de tissus de laine teints avec des véhiculeurs. On note, en particulier pour les véhiculeurs utilisés à base de solvants aromatiques, que les composés actifs des formulations de véhiculeurs peuvent entraîner une charge dans les effluent gazeux considérable pendant le traitement thermique. L'efficacité des systèmes d&rsquo;épuration des émissions (calculée en comparant la concentration de carbone organique dans l&rsquo;effluent brut et traité) peut se révéler insuffisante (10 à 40 % seulement) pour ces catégories de composés.

Pour les effluents gazeux non traités, des concentrations situées entre 30 et 4 600 mg C/m³ ont été observées avec des flux d'émission de 0,2 à 28 kg C/h et des facteurs d'émission (WFc) de 0,8 à 24 g C/kg de textile. La substance la plus critique trouvée dans les rejets gazeux est le biphényle avec des niveaux de concentration de 60 à 110 mg/m³ pour des flux d'émission de 350 à 600 g/h (WFs : 0,9 à 1,5 g/kg de textile).

Entreprise textile

Efficacité de l&rsquo;épuration des émissions

(%)

Nature

des véhiculeurs

Facteur d'émission

(g C/kg textile)

Concentration

(mg C/Nm³)

Débit massique

(kg C/h)

Site 1

Tissu A

15

Solvants aromatiques

24

2 000 à 4 500

28

Tissu B

25

Solvants aromatiques

7,6

200 à 1 000

8

Site 2

Tissu A

pas installé

Phtalimide,

Phtalate de diméthyle

0,77

66

0,4

Tissu B

pas installé

Biphényle,

Phtalate de diméthylène

1,2

84

1,1

Site 3

Tissu A

30 à 40

Benzoate, phtalate

0,8 à 0,9

22 à 25

0,2

Tissu B

10 à 25

Benzoate, phtalate

2 à 2,2

50 à 60

0,6

Site 4

Tissu A

pas installé

Esters d'acide benzoïque, composés aromatiques

6,5

400

4,3

Source: [179, UBA, 2001] par référence à &ldquo;Envirotex, 2000&rdquo;

Tableau 3.47 : Niveaux d'émissions dans l'air pendant l&rsquo;étape de séchage/fixation des tissus teints avec véhiculeurs

Potentiel d'émission de tissus nettoyés à sec

Le nettoyage en milieu solvant est utilisé dans l'industrie textile dans les buts suivants :

nettoyage des tissus écrus et, en particulier, les mélanges d'élasthanne (les procédés de lavage traditionnels sont insuffisants pour éliminer les préparations de silicone largement employées pour les fibres d'élasthanne)

post-traitement des tissus de laine/élasthanne ou laine/polyester afin d&rsquo;améliorer la solidité de la couleur, en particulier pour les nuances foncées

corrections de qualité (élimination des taches).

Une quantité importante de tissus ennoblie en Allemagne sont des marchandises importées souvent nettoyées à sec. La rétention de perchloréthylène (principal solvant utilisé) sur les textiles est forte. Il en résulte que le perchloréthylène peut se dégager pendant les procédés thermiques (spécialement le séchage).

En raison du risque potentiel de formation de PCDD/PCDF lors de l&rsquo;étape de séchage/fixation des tissus nettoyés au perchloréthylène, le traitement thermique sur des rames au gaz direct est interdit dans certains pays (par exemple, l'Allemagne).

Le potentiel d'émission de tissus non séchés traités au perchloréthylène dans cinq usines d'ennoblissement textile a fait l'objet de mesures sur une rame de laboratoire (température du procédé 150 °C). Le tableau 3.48 donne le résultat des émissions mesurées.

Les fourchettes de valeur d'émission dans l'air des tissus nettoyés au perchloréthylène pendant le séchage et la fixation sont :

0,1 à 0,8 g de perchloréthylène/kg de textile (nettoyage à sec sur site dans l'usine d'ennoblissement)

0,3 à 1,7 g de perchloréthylène/kg de textile (nettoyage à sec en externe).

Entreprise textile

Tissu

Facteur d'émission

(g C/kg textile)

Concentration

(mg C/Nm³)

Débit massique

(g C/h)

Facteur d'émission

(g PER/kg textile)

Site 1

A*

0,11

28,1

3,77

0,7

B*

0,23

32,6

4,28

1,17

Site 2

A*

0,19

16,1

1,88

0,95

B*

0,26

21,7

2,71

0,66

C*

0,14

11,7

1,68

0,63

D*

0,13

6,1

0,82

0,47

E*

0,85

70,8

9,27

1,65

F**

0,29

21,1

2,59

0,67

G**

0,11

8,0

0,99

0,51

Site 3

A**

0,27

19,3

2,37

0,09

B**

0,18

12,9

1,58

0,19

C**

0,30

20,1

2,47

0,13

Site 4

A**

1,23

94,9

11,95

0,79

B**

0,86

65,9

8,11

0,65

C**

0,80

53,1

6,53

0,54

Site 5

A**

0,09

6,6

0,80

0,46

B**

0,12

4,0

0,50

0,67

C**

0,15

6,4

0,81

0,82

Source : [179, UBA, 2001] par référence à &ldquo;EnviroTex, 1998b&rdquo;

Notes:
PER : perchloréthylène
* Nettoyage à sec externe
** Nettoyage à sec sur site dans l'usine d&rsquo;ennoblissement

Tableau 3.48 : Valeurs d'émission provenant de tissus nettoyés au perchloréthylène

3.3.3.5.7 Enduction et contrecollage

Les principales préoccupations environnementales découlant des opérations d'enduction sont les composés organiques volatils des solvants, adoucissants, etc., ainsi que l'ammoniac et le formaldéhyde des stabilisants et agents de réticulation. Ces aspects sont détaillés à la section 2.10. Des valeurs d'émissions spécifiques au procédé pour les procédés d'enduction (y compris un exemple d'enduction d'envers de tapis) découlant des mesures réalisées dans cinq installations apparaissent au tableau 3.49. Toutefois, il convient de noter que, étant donné que l&rsquo;on utilise généralement des recettes "maison", les niveaux d'émission peuvent grandement différer. En conséquence, les exemples du tableau 3.49 n'ont pour but que de donner une première idée sur le sujet.

On peut trouver des données complémentaires au tableau 3.45 (voir procédés 6.1, 6.2, 7.1, 8.3).

Il convient de noter que, dans le cas de rames au gaz direct, la part des émissions de carbone organique attribuables au combustible (méthane, propane, butane) est mentionnée séparément (voir la colonne "émissions des brûleurs") et n'a pas été incluse dans les données relatives aux chiffres d'émission de carbone organique ("concentration", "facteur d'émission", "débit massique").

Site

Type de chauffage

Dispositif d&rsquo;épuration des émissions

Recette

Support

Température de procédé (°C)

Facteur d'émission

(g C/kg textile)

Concentration

(mg C/Nm³)

Débit massique

(g C/h)

Emissions des brûleurs

Observations

1.1

Chauffage direct

Laveur

Agent d'enduction (dispersion d'acrylate)

Agent de fixation

(mélamine)

Agent moussant

Epaississant (à base d'acrylate)

Viscose

(non tissé)

150

0,4

20

173

0,1 g C/kg textile

Formaldéhyde :

0,14 g/kg

2.1

Chauffage indirect

Contrecollage :

Adhésif PVC

(poudre PVC, adoucissant, stabilisant, apprêt, émulsifiant)

film PVC sur tricot

105

-

82

144

23 g C/h

Phtalates : 6 mg/Nm³; Acétate de vinyle 12 mg/Nm³

3.1

Chauffage direct

Enduction d'envers de tapis (pré-enduction et enduction de mousse) sur la base de latices en styrène/butadiène et latices naturels

fabrication de tuft en polyamide 6

120

0,8

75

450

1,5 g C/kg textile

Formaldéhyde : 0,06 g/kg;

Ammoniaque : 0,3 g/kg

4.1

Chauffage direct

Contrecollage à la flamme

Mousse polyuréthanne sur support de polyamide

-

-

74

232

798 g C/h

HCN :

3,5 mg/Nm³

TDI⁽¹⁾ 0,5 mg/Nm³

5.1

Chauffage direct

Dispersion d'acrylate avec additifs (épaississant, ammoniaque, catalyseur)

Coton

150

0,4

-

138

1,9 g C/kg textile

Ammoniac : 0,02 g/kg

Source : [179, UBA, 2001]

Notes :
⁽¹⁾     Selon une autre source ( [319, Suède, 2002] ), les usines de contrecollage à la flamme traitent habituellement leur flux d'air avec des filtres en tissu et des laveurs humides. Un exemple est donné dans lequel les niveaux d'émission de TDI d'une usine utilisant un laveur pour traiter ses émissions sont : 1,09 mg TDI/ Nm³ avant l'épurateur et 0,06 mg TDI/ Nm³ après l'épurateur

Tableau 3.49 : Données des émissions dans l'air provenant du contrecollage et de l&rsquo;enduction (mesures effectuées dans cinq usines d'ennoblissement)

3.4 Industrie du tapis

3.4.1 Teinture de fils de laine et de laine en mélange

Les procédés dont traite cette section sont décrits en détail dans 2.14.5.1. Il existe très peu de données bibliographiques sur les niveaux de consommation et d'émission dans le secteur des fils de laine pour tapis. Les informations présentées proviennent du rapport présenté par ENco au Bureau EIPPC [32, ENco, 2001] . Les données quantitatives qui suivent ont été recueillies à partir d'un groupe de sociétés britanniques représentatives pour ce secteur. L'enquête couvrait un éventail d'entreprises dont la capacité de traitement allait d'environ 1 000 tonnes/an de fibres pour une teinturerie de fils à 7 000 tonnes/an de fibres pour une usine intégrée d'ennoblissement de fibres en bourre.

Trois catégories d'entreprises étaient concernées :

teintureries n'assurant que la teinture et le séchage de fibres en bourre ;

teintureries de fils, assurant le lavage, la teinture et le séchage de fils uniquement. Dans un ou deux cas le lavage de fils préalablement teints était également inclus ;

teintureries intégrées de fibres en bourre et de fils.

Dans ce document, les données concernant les niveaux de consommation et d'émission sont présentées pour les deux premières catégories d'usines dans le tableau 3.50 et le tableau 3.53. Les teintureries intégrées peuvent être considérées comme étant une combinaison de ces procédés. La figure 3.14 tente de fournir des fourchettes pour les valeurs à l'entrée et en sortie des activités de fils de laine pour tapis (les rejets traités dans le réseau collectif n'étant pas inclus). Les chiffres indiqués doivent être utilisés avec circonspection, étant donné que des généralisations sont susceptibles d'aboutir à des erreurs considérables en raison de la diversité de ce secteur.

Les chiffres de la consommation et des émissions sont basés sur des informations communiquées pour une période de douze mois entre 1999 et 2000.

Les données fournies sur les émissions ne concernent que la pollution de l'eau, car les rejets aqueux constituent les principaux problèmes en matière d'environnement associés aux activités réalisées dans ce secteur.

Les facteurs d'émission ont été calculés à partir du volume des eaux usées, de la concentration mesurée au niveau du rejet vers le réseau d'assainissement urbain (uniquement après stabilisation du flux) et de la production textile sur une période correspondante. Il existe des variations significatives au niveau de la composition des eaux usées, en raison de la nature du procédé de teinture utilisé, essentiellement par lots, et de la diversité naturelle de la fibre. Les informations obtenues à partir de relevés effectués sur un temps plus long ont été privilégiées, car il est peu probable que des relevés distincts effectués sur quelques lots soient de nature à refléter des tendances à long terme.

Les émissions polluantes ont été quantifiées selon les paramètres ci-après, qui sont significatifs du point de vue environnemental :

demande chimique en oxygène (DCO),

matières solides en suspension (MES),

métaux (cuivre, chrome, cobalt, nickel),

pesticides organochlorés (HCH, dieldrine, DDT),

pesticides organophosphorés (diazinon, propetamphos, chlorfenvinphos),

insecticides pyréthroïdes synthétiques (perméthrine et cyfluthrine provenant d'agents antimites) et la cyperméthrine (provenant du traitement d'ectoparasiticides pour les moutons).

3.4.1.1 Teinture de fibres en bourre

Source [32, ENco, 2001]

Remarques :

n.d. = non détectable dans les effluents

(a) Somme de : total HCH ; dieldrine ; total DDT

(b) Somme de diazinon, propetamphos, chlorfenvinphos

c) Site C n'utilise pas de colorants au chrome (mais uniquement des colorants à complexes métallifères)

USINE DE TEINTURE DE FIBRES EN BOURRE

Unités/tonne   (produit textile)

Site A

Site B

Site C

A L'ENTREE DU PROCEDE  

Eau 

m³

34,9

28,7

53,5

Energie, au total

GJ

11,18

15,52

15,64

Produits chimiques de teinture et d'apprêt

Produits chimiques de base

kg

36,39

28,81

72,11

Total des colorants, dont colorants au chrome + métallifères

kg

7,65

2,90

3,60

2,10

4,39 (c)

2,81

Produits auxiliaires de teinture, dont agents d'unisson

kg

10,27

5,67

15,84

5,85

4,30

2,53

Produits auxiliaires d'apprêt, dont agent antimite    

kg

0,40

0,18

5,89

0,78

0,08

0

EN SORTIE DU PROCEDE

Emission dans l'eau

DCO

kg

20

28

20

MES

kg

0,05

0,30

1,03

Total des métaux, dont :

g

67,33

54,85

2,97

Chrome

g

66,08

52,78

1,67

Cuivre

g

0,47

1,19

0,15

Cobalt

g

0,78

0,88

1,15

Total en pyréthroïdes synthétiques, dont :

g

0,462

0,172

0,015

Perméthrine (de l'agent antimites)

g

0,458

0,165

0,010

Cyfluthrine (de l'agent antimites)

g

n.d.

n.d.

n.d

Cyperméthrine (de la fibre brute)

g

0,004

0,007

0,005

Total en organochlorés (de la fibre brute) (a)

g

0,003

0,007

0

Total en organophosphorés (de la fibre brute) (b)

g

0,811

0,664

0,722

Eaux usées

m³

27,7

24,46

45,44

Tableau 3.50 : Bilan des entrants / sortants pour 3 sites représentatifs de teinture de fibres en bourre

Consommations d'eau et d'énergie

A titre de réflexion générale, il convient de noter que les chiffres de la consommation d'eau indiqués dans le tableau ci-dessus sont inévitablement plus élevés que les valeurs théoriques obtenues compte tenu du rapport de bain des machines (qui, de façon caractéristique est de 1 à 10 pour la teinture de fibres en bourre) et des adjonctions d'eau ultérieures pour le rinçage ou d'autres traitements subséquents. Ces valeurs incluent l'eau utilisée pour générer la vapeur destinée au chauffage du bain, les déversements accidentels lors du chargement et rechargement, l'eau supplémentaire pour l'échantillonnage de nuance, etc.

Les trois usines de teinture auxquelles se réfère le tableau 3.50 indiquent une large fourchette pour les chiffres de la consommation d'eau, attribuable à différentes pratiques et à des mesures de recyclage d'eau. L'usine A opère selon un régime de teinture standard qui comprend un cycle de teinture, suivi d'un rinçage dans un bain séparé, l'ensemble des bains résiduaires étant directement évacué dans la canalisation. Le site C utilise des machines similaires, mais effectue le rinçage et le refroidissement des bains de teinture par débordement, permettant à l'eau propre de déborder de la machine de teinture dans la canalisation. Le site B recycle une partie à la fois du bain de teinture et du bain de rinçage et présente le facteur de consommation d'eau global le plus bas.

Les données indiquées pour la consommation d'énergie concernent la montée en température du bain, de la température ambiante au point d'ébullition, et la phase de séchage du textile.

Le chauffage de 1 kg d'eau à la température de 100ºC nécessite : 0,00042 GJ.

L'évaporation de 1 kg d'eau nécessite : 0,00260 GJ.

Par conséquent, les besoins théoriques pour la teinture de fibres en bourre et le séchage s'élèveraient à :

4,2 GJ/tonne pour la teinture (chauffage de 10 kg d'eau par kg de textile) ;

1,3 GJ/tonne pour le séchage (la teneur en eau de la fibre à l'entrée du séchoir étant de 0,5 kg/kg de textile).

Il en résulte un besoin théorique total en énergie de 5,5 GJ/tonne de textile. Dans la pratique, les besoins en énergie de chaque installation individuelle sont sensiblement plus importants que les chiffres ci-dessus. Cela est dû aux pertes au niveau de la production et de la distribution de vapeur, et à l'utilisation lors du rinçage et de l'application des apprêts d'une eau de process à des températures moyennes.

En dépit des chiffres de la consommation d'eau fortement variables, les données présentées dans le tableau 3.50 se situent dans une fourchette étroite. Ceci est compréhensible du fait que l'ensemble des trois entreprises consomment l'énergie essentiellement de la même manière (pour l'élévation de la température du bain de teinture et pour le séchage de la fibre) et que l'utilisation d'eau additionnelle est due aux opérations de rinçage plus froides.

Demande chimique en oxygène

Les substances organiques rejetées dans les eaux usées et les facteurs d'émission en DCO en résultant sont le reflet du schéma d'utilisation du colorant et des produits auxiliaires de teinture. Dans les teintureries de fibres en bourre, l'emploi de colorants à complexes métallifères prédomine. La teinture est susceptible de nécessiter l'utilisation à la fois d'agents d'unisson et d'agents de réserve du polyamide.

Les facteurs d'émission de DCO pour les trois usines sélectionnées se situent entre 20 à 30 kg/tonne de fibres traitées. Toutefois, une partie de cette charge en DCO peut être attribuée aux polluants déjà présents dans la matière brute à la livraison. La laine lavée peut contenir des quantités variables de graisse et de détergent résiduelles, en fonction de l'efficacité du procédé de lavage de la laine. D'autre part, les fibres synthétiques contiennent de l'ensimage résiduel, dont la teneur en substances à demande en oxygène varie en fonction du lubrifiant employé.

Les chiffres dans le tableau ci-dessous proviennent d'analyses réalisées en laboratoire, en soumettant des échantillons de matière brute à des procédures d'extraction à l'eau, pour simuler l'élimination des polluants dans le premier procédé au mouillé.

Matière

Premier procédé au

mouillé

DCO équivalente aux

polluants pouvant être éliminés
(kg /tonne)

Fibre de laine lavée   

Teinture de fibres en

bourre

5 à 15

Fibre Nylon (à réception)

Teinture de fibres en

bourre

30 à 50

Source : [32, ENco, 2001]

Tableau 3.51 : DCO provenant des composés présents sur les fibres en bourre brutes

Insecticides pyréthroïdes synthétiques provenant de l'antimite

Les facteurs d'émission indiqués pour la perméthrine, l'agent antimite actif, mettent en évidence un large éventail de valeurs, qui sont le reflet de procédés très différents sur chaque site.

Le site A applique un procédé antimite conventionnel, dans lequel chacune des teintures qui, au bout du compte formeront un mélange important, est traitée à un niveau compatible avec le taux d'application générale souhaité (précisément 100 mg de perméthrine/kg de fibres). Les eaux usées de chaque teinture sont évacuées.

Le site B utilise un système de surtraitement permettant le recyclage du bain de teinture, destiné à minimiser les émissions d'antimite. Dans ce procédé, seulement quelques unes des fibres (peut-être pas plus de 10 % du poids total du mélange) seront soumises à un traitement antimite, cette partie recevant proportionnellement un taux d'application élevé. Par conséquent, les bains de teinture épuisés issus de ce procédé contiennent des taux de perméthrine proportionnellement élevés, mais ils sont récupérés dans des réservoirs d'attente pour être réutilisés pour d'autres teintures. Au final, les résidus d'antimite dans les eaux usées provenant de cette succession d'opérations sont sensiblement plus faibles que ceux provenant du procédé conventionnel. Le reste du mélange de fibres ne subit aucun traitement, et le bain épuisé issu de ces teintures ne contient aucun agent antimite résiduel. Finalement, les fibres ayant fait l'objet d'un surtraitement et les fibres non traitées sont intimement mélangées pendant une opération mécanique ainsi que lors de la formation du fil, ce qui donne un fil résistant aux insectes possédant un taux moyen correct.

Le site C ne réalise aucun traitement antimites. Les faibles taux de perméthrine détectables dans les effluents sont dus à la teinture des fibres, qui sont involontairement contaminées par de faibles niveaux de perméthrine. L'origine de cette contamination est difficile à identifier, mais elle peut être due aux fibres précédemment traitées, à la contamination pendant le procédé de lavage de la laine brute, si ce procédé est utilisé pour le traitement antimite de laine lavée, etc.     

Les données présentées dans la figure 3.14 illustrent également des émissions représentatives de perméthrine d'un site appliquant le traitement antimite par des moyens conventionnels, réalisé simultanément avec la teinture des fibres en bourre. Le fil en résultant est par la suite lavé pour enlever le lubrifiant, contaminant les bains de lavage avec l'agent antimite. Ce procédé n'est plus communément utilisé au Royaume-Uni, où la majorité des fabricants qui utilisent ce circuit de production est obligée d'appliquer l'agent antimite à la fin de la ligne de lavage à partir d'un bac spécial à faible volume, pour satisfaire aux limites locales fixées pour les émissions dans les eaux usées.

Métaux

Les sites de référence A et B utilisent les plus grandes quantités de colorants au chrome, ce qui se traduit par des rejets de l'ordre de 53 à 66 g de chrome /tonne de fibres teintes. Il est à noter que ces teneurs sont fonction des caractéristiques des effluents et de la quantité de fibres teintes. Elles ne représentent pas les charges de teintures individuelles réalisées avec ces produits, qui sont manifestement plus élevées (environ 90 g/tonne de fibres pour les colorants au chrome et 10 g/tonne de fibres pour les colorants composés). Cependant, ces valeurs restent inférieures à celles calculées par une succession de teinture individuelle.

Pesticides organochlorés, organophosphorés et ectoparasiticides pyréthroïdes synthétiques

Il est difficile d'obtenir des données quantitatives révélatrices sur les concentrations de pesticides organochlorés présents dans les effluents d'usine, non seulement en raison de taux souvent inférieurs à la limite de détection la plus basse de la procédure analytique, mais également à cause de l'apparition intermittente de ces composés sur la laine, d'où une présence dans les effluents selon un schéma imprévisible.

Les données indiquées ont été calculées à partir de la consommation de fibres brutes et des données concernant la répartition des différents pesticides entre les eaux usées et la fibre pour différentes étapes de traitement au mouillé. La consommation de fibres est identifiée par pays d'origine et la teneur en pesticide initiale a été calculée en utilisant les informations de la base de données ENco sur les pesticides issus de la laine et du poil. A titre d'exemple, la moyenne annuelle de la teneur en pesticides de la laine lavée traitée sur six sites de référence est indiquée dans le tableau 3.52.

Moyenne des pesticides organochlorés  (a)

(g/t de fibre)

Moyenne des pesticides organophosphorés  (b)

(g/t de fibre)

Moyenne des pesticides pyréthroïdes synthétiques (c)

(g/t de fibre)

0,07

2,71

0,79

0,05

3

0,81

0,13

2,30

0,50

0,24

2,50

0,69

0,01

1,63

0,35

0,05

3,32

0,17

Source : [32, ENco, 2001]

Remarques :
(a)    Somme des isomères HCH, HCB, heptachlore, époxyde d'heptachlore, aldrine, dieldrine, endrine, DDD, DDT
(b)    Somme de propetamphos, diazinon, dichlofenthion, chlorfenvinphos
(c)    Somme de cyperméthrine, cyhalothrine, deltaméthrine

Tableau 3.52 : Teneur moyenne annuelle en pesticides de la laine lavée traitée sur six sites de référence

La masse annuelle de pesticides rejetés dans les effluents est ensuite calculée par l'application d'un coefficient de répartition entre les eaux usées et les fibres pour chacun des procédés au mouillé utilisé. Ces coefficients ont été déterminés à partir d'essais réalisés avec une fibre sélectionnée ayant une charge initiale en pesticide élevée, permettant ainsi de garantir la détection analytique à chaque étape du procédé. La même approche est également faite pour les pesticides organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques. Les coefficients de répartition pour les pesticides organochlorés, organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques les plus importants sont indiquées dans la figure 3.13.

Des études récentes ont révélé pour chacun des organophosphorés (propetamphos, diazinon et chlorfenvinphos) et la cyperméthrine un comportement différent lorsqu'ils sont soumis aux traitements au mouillé usuels dans le cadre du traitement des fibres pour les  tapis [32, ENco, 2001] .

Dans des procédés de teinture à haute température, ces composés se répartissent entre le bain de teinture et la fibre dans des rapports qui se rapprochent de leur solubilité relative dans l'eau. Ainsi, la cyperméthrine (solubilité de 0,009 mg/l) est généralement présente dans des concentrations inférieures à celles du propetamphos (solubilité de 110 mg/l). Le diazinon se comporte quelque peu différemment. Il est dégradé à des pH utilisés dans la teinture de la laine et en fin de teinture, il n'est présent ni sur la fibre, ni dans les effluents. Cette observation, qui n'a été faite que récemment (ENco, 2000, résultats non publiés), explique la raison pour laquelle les effluents de nombreuses usines de teinture semblent contenir sensiblement moins de diazinon que de propetamphos quand la teneur moyenne de la laine lavée est l'inverse. 

La teinture provoque également la migration des pesticides hydrophobes de la surface dans la microstructure de la fibre de laine. Par conséquent, le lavage de fils écrus (non teints) rejette davantage de ces composés dans les effluents que le lavage de filés réalisés à partir de fibres précédemment teintes.

Là où le relevé de mesures est possible, les émissions de pesticides organophosphorés se situent dans une fourchette de 0,001 à 0,025 g/t de laine traitée, ce qui reflète la pollution d'origine, responsable de leur présence sur la fibre. Les ectoparasiticides pyréthroïdes synthétiques sont présents à des taux plus élevés, dus à leur utilisation autorisée en tant que médicaments pour l'élevage des moutons.  

3.4.1.2 Teinture de fils

USINE DE TEINTURE DE FILS

Unités/tonne (produit textile)

Site H

Site J

Site K

Site L

A L'ENTREE DU PROCEDE

Eau 

m³

22

52,7

17,9

Energie, au total

GJ

23,27

11,9

Produits chimiques de lavage des fils     

Produits chimiques de base

kg

16,2

8

Détergents

kg

4,6

0,45

6

Agents antimites actifs

kg

0

0

1

Produits chimiques de teinture et d'apprêt

Produits chimiques de

base

kg

144

103

56,6

38

Total de colorants, dont colorants au chrome +

métallifères

kg

5,6

0,3

12,3

3,7

7,1

0,25

11,4

7

Produits auxiliaires de teinture, dont agents de réserve du polyamide

kg

33,6

16,4

58,2

37,4

25,0

18,7

47,9

34,3

Total des produits auxiliaires d'apprêt, dont agent antimites

kg

1,0

0,5

0,4

0,1

1,6

0,6

2,2

0

EN SORTIE DU PROCEDE  

Emissions dans l'eau :

DCO

kg

16,3

25,2

n.d.

59

MES

kg

0,26

2,04

n.d.

1,85

Total des métaux, dont :

g

0,8

3,54

n.d.

22

Chrome 

g

0,1

2,19

n.d.

21,2

Cuivre

g

0,41

0,26

n.d.

0,10

Cobalt

g

0,07

0,82

n.d.

0,09

Nickel

g

0,28

0,27

n.d.

0,36

Total des pyréthroïdes synthétiques, dont :    

g

0,212

0,039

n.d.

0,277

Perméthrine (de l'agent antimites)

g

0,24

0,035

n.d.

0,023

Cyfluthrine (de l'agent antimites)

g

0

0,002

n.d.

0,24

Cyperméthrine (sur la fibre brute)

g

0,012

0,002

n.d.

0,014

Total des organochlorés (sur fibre brute) (a)

g

0,029

0,005

n.d.

0

Total des organophosphorés (sur fibre brute) (b)

g

0,142

0,426

n.d.

0,41

Eaux usées 

m³

16,6

23

n.d.

17,9

Source : [32, ENco, 2001]

Remarques :
(a) Somme de : total HCH; dieldrine ; total DDT
(b) Somme de diazinon, propetamphos, chlorfenvinphos

Tableau 3.53 : Bilan des entrants / sortants pour 4 sites représentatifs de teinture de fils pour tapis

Consommations d'eau et d'énergie

Parmi les quatre sites analysés, les données pour les consommations d'eau et d'énergie ne sont disponibles que pour les sites H, K et L. Elles sont malgré tout utiles pour être représentatives d'un éventail de procédés de teinture du fil, dont les besoins en eau sont totalement différents. Les deux sites H et K réalisent un lavage préalable sur écheveaux et une teinture sur écheveaux dans des machines de type Hussong (rapport de bain 1/15). Sur le site H, contrairement au site K, la majeure partie de la production n'est pas rincée après teinture. Dans le premier cas, la consommation s'élève à 22 m³/tonne de produit, tandis que le besoin du dernier site est de 53 m³/tonne. Le site L réalise la teinture du fil sur bobines (rapport de bain 1:12) sans prélavage. Dans ce cas, les besoins en eau et énergie sont sensiblement inférieurs à ceux pour la teinture sur écheveaux.

L'analyse des valeurs totales de consommations d'eau et d'énergie comparées aux besoins théoriques correspondants pour la teinture des fibres en bourre est également valable pour la teinture du fil.

Par conséquent, les besoins théoriques en énergie pour la teinture du fil peuvent être définis comme suit :

teinture du fil sur bobines (chauffage de 10 kg d'eau par kg de textile) : 4,2 GJ/tonne,

teinture sur écheveaux (chauffage de 15 kg d'eau par kg de textile): 6,3 GJ,

séchage du fil (teneur en eau à l'entrée du séchoir : 0,5 kg/kg de textile) : 1,3 GJ/tonne.

Par conséquent, le besoin théorique total en énergie pour la teinture sur bobines et celle sur écheveaux est respectivement de 5,5 et de 7,6 GJ/tonne de textile.

Les besoins en énergie pour les installations individuelles sont deux à trois fois plus élevés que les chiffres ci-dessus, pour les mêmes raisons que celles mentionnées précédemment pour la teinture des fibres en bourre. Le large éventail de valeurs est également le reflet des types de procédés mis en œuvre sur chaque site. Les sites H et K  utilisent un équipement de teinture sur écheveaux et réalisent un prélavage du fil avant teinture. Inversement, le site L fait appel à un équipement de teinture sur bobines à un rapport de bain plus proche de celui utilisé dans la teinture des fibres en bourre. En plus, le site L n'assure pas de prélavage du fil et effectue la teinture sur un fil ensimé avec une huile spécialement sélectionnée pour ne pas interférer dans la teinture (il s'agit là d'un procédé qui n'est pas très répandu).

Les données de l'enquête n'indiquent que la consommation d'énergie totale dans le traitement au mouillé, et il n'a pas été possible d'évaluer de façon fiable les quote-parts attribuables à la teinture et au séchage. Toutefois, des valeurs sont disponibles à la suite d'autres études (tableau 3.54) réalisées sur les procédés de lavage, teinture et séchage sur écheveaux et la teinture sur bobines. Ces sources indiquent précisément un besoin global en énergie entre 17 et 28 GJ/tonne de textile pour la teinture sur écheveaux et de 5 à 18 GJ/tonne pour la teinture sur bobines. Les valeurs relevées dans l'enquête à l'échelle industrielle se situent à l'intérieur de cette fourchette et peuvent donc être prises comme étant représentatives de la pratique actuelle de l'industrie. Dans la majorité des cas, environ 75 % de la consommation d'énergie est utilisée pour le lavage et la teinture et 25 % pour les opérations de séchage.

Procédé

Besoin énergétique

(GJ/tonne de produit

textile)

Pourcentage du besoin

total en énergie

%

Teinture sur écheveaux

Lavage sur écheveaux en continu

3 à 5

18

Teinture sur écheveaux

10 à 16

57

Séchage sur écheveaux

4,5 à 6,5

25

Total

17,5 à 27,5

100

Teinture sur bobines

Teinture sur bobines

5 à 18

Source : Royaume-Uni, Département de l'environnement, Energy Efficiency Best Pratice Programm Good practice guide No. 168 (Guide de bonne pratique)

Tableau 3.54 : Valeurs relevées dans la bibliographie pour les besoins énergétiques dans la teinture du fil

Demande chimique en oxygène

Les chiffres indiqués indiquent la charge en DCO dans l'effluent final. Toutefois, il est possible d'estimer que la part de DCO résultant du procédé de lavage peut atteindre 80 % du total. La charge totale provenant du lavage n'est pas uniformément répartie entre les bacs de lavage, et dans la plupart des installations, les bac 1 et 2 contiennent jusqu'à 95 % de la charge polluante.      

Dans la teinture du fil, les colorants acides prédominent en raison des exigences d'unisson de la teinture, et ils sont susceptibles d'atteindre jusqu'à 90 % de la consommation totale sur un site donné. Les fabricants peuvent teindre les fils pour des marchés spécifiques qui exigent un degré de solidité plus élevé, et l'emploi de colorants métallifères et réactifs. L'emploi de colorants au chrome est normalement limité à la production de teintes noires et bleues marines, et la part de ces colorants ne représente pas plus de 5 % de la consommation totale. Parmi les auxiliaires de teinture consommés, les agents de réserve du polyamide représentent un pourcentage significatif.

Lors de l'analyse de la charge en DCO dans les effluents de teinture du fil, il convient de souligner, qu'en plus des produits chimiques et produits auxiliaires utilisés par l'ennoblisseur, les matières brutes sous forme de fibres apportent une quantité supplémentaire de polluants organiques lors du processus de fabrication. Le fil synthétique, en particulier, contient à la fois, l'ensimage de la fibre synthétique et les lubrifiants de filature appliqués pour favoriser le traitement mécanique. Ces substances sont en grande partie éliminées au cours du premier procédé au mouillé auquel la fibre est soumise, contribuant ainsi à une part de demande chimique en oxygène présente dans les eaux usées.

Le tableau 3.55 indique la charge polluante exprimée en DCO des composés présents dans les matières brutes à l'entrée de la ligne de production. Les valeurs découlent des échantillons de matière brute soumis à une simple extraction à l'eau pour simuler le premier procédé au mouillé. Les produits chimiques conduisant à une demande en oxygène présents sur le filé avant lavage sont liés à la qualité des matières brutes selon la description ci-dessus ainsi qu'à la quantité et la nature du lubrifiant de filature appliqué par le filateur. La DCO résiduelle entraînée par le lavage du fil dans la teinture reflète l'efficacité du procédé de lavage. Cette DCO varie inévitablement de façon significative.

Matière

Premier procédé au

mouillé

DCO équivalente aux polluants pouvant être éliminés  (kg /tonne)

80/20 fil laine / nylon "ensimé"

Lavage du fil

40 à 80

80/20 fil laine / nylon Lavé  prêt à teindre

Teinture du fil

10 à 20

Source : [32, ENco, 2001]

Tableau 3.55 : DCO provenant des composés présents sur la fibre brute

Insecticides pyréthroïdes synthétiques provenant de l'agent antimites

Les charges polluantes associées à la teinture du fil sont généralement fonction du pH du bain de teinture et de l'utilisation des produits auxiliaires. La teinture dans des conditions fortement acides, associée à l'utilisation de colorants acides pour favoriser l'unisson de la teinture, génère les teneurs en insecticides les plus basses, tandis que la teinture dans des conditions plus neutres, nécessaires lors de l'emploi de colorants métallifères, générera des taux plus élevés. Les facteurs d'émission sont susceptibles de varier de 0,7 g/tonne de fil dans des conditions acides à 9,2 g/tonne dans la teinture à un pH > 4,5 avec des colorants métallifères. De plus, quelques auxiliaires de teinture, en particulier les agents d'unisson, peuvent retarder de façon significative la montée de l'agent antimite.

Parmi les entreprises ayant fait l'objet de l'enquête, le site H présente un facteur d'émission de perméthrine plus élevé (0,24 g/tonne) que le site J (0,035 g/tonne). Toutefois, l'écart ne peut être attribué aux classes des colorants utilisés, étant donné que les deux entreprises travaillent dans des conditions similaires, puisqu'elles utilisent de façon prédominante des colorants acides. L'écart est dû au fait que le site H assure le traitement antimite de l'intégralité de la production avec un agent à base de perméthrine, tandis que le site J utilise un mélange d'agents antimites et n'effectue pas ce traitement pour la totalité de la production.

Le site L n'utilise aucun agent antimites à base de perméthrine. Par conséquent, la charge en insecticides dans ses effluents doit provenir du traitement de fibre précédemment polluée.

Métaux

Les métaux résiduels dans les eaux usées reflètent invariablement l'utilisation de classes de colorants. Les niveaux de chrome, en particulier, indiquent la consommation de colorants au chrome. Dans la teinture du fil, l'utilisation de colorants acides et à complexes métallifères prédomine. Par conséquent, les niveaux d'émission de chrome ne sont pas aussi élevés que pour la teinture de fibres en bourre. Le facteur d'émission le plus élevé est celui du site L, où les colorants à complexes métallifères et à base de chrome (d'un pourcentage moindre) représentent 60 % de la quantité totale de colorants consommée.

Pesticides organochlorés, organophosphorés et ectoparasiticides pyréthroïdes synthétiques

Les observations pour les fibres en bourre exposées brièvement sont également valables pour les teintureries de fil. Les coefficients de répartition pour les procédés de teinture du fil sont indiqués dans la figure 3.13.

Figure 3.13 : Eaux usées : coefficients de répartition pour les pesticides organochlorés, organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques dans le traitement au mouillé des fibres
Source : [32, ENco, 2001]

Figure 3.14 : Diagramme entrées / sorties du traitement au mouillé de fibres de laine et de mélanges à base de laine pour tapis
[32, ENco, 2001]

3.4.2 Fabricants intégrés de tapis

Le tableau 3.56 présente des données pour les rejets dans les eaux usées provenant des usines d'ennoblissement du tapis. La valeur spécifique n'y est pas indiquée par kg mais par m². Pour l'ennoblissement de tapis en pièces, l'information disponible est limitée. Pour cette raison, les exemples dans le tableau ne sont destinés qu'à donner un aperçu [179, UBA, 2001] .

TFI 1

TFI 2

Débit d'eaux usées spécifique (l/m²)

14,7

35,6

DCO       en mg O₂/l

                en g/m²

1 980

29

1 670

59

DBO5         en mg O₂/l

                en g/m²

490

17

AOX      en mg Cl/l

                en g/m²

0,28

0,01

HC          en mg/l

                en g/m²

pH

7

6,8

L(mS/cm)

0,73

T(°C)

29

37

NH4             en mg/l

                en g/m²

N org.     en mg/l

                en g/m²

Cu           en mg/l

                en g/m²

0,3

4,4

Cr            en mg/l

                en g/m²

0,11

16,2

Ni            en mg/l

                en g/m²

Zn           en mg/l

                en g/m²

0,23

3,4

Source : [179, UBA, 2001]

Remarques : Les cases vides indiquent que l'information correspondante n'est pas disponible.

Tableau 3.56 : Concentrations et facteurs d'émission spécifiques de 2 usines d'ennoblissement de tapis

Les deux sites sont des usines intégrées, où la teinture, l'impression et l'enduction sur l'envers sont réalisées. TFI 1 ne teint qu'en discontinu, tandis que TFI 2 est l'une des rares usines réalisant la teinture selon la méthode Carpet-O-Roll. Les deux sites font appel à la technologie de l'impression aux cadres rotatifs.

Tant en débit qu'en concentrations, la teinture par épuisement est la part la plus importante (environ 80 %), suivie par l'impression (18,5 %). Les rejets générés par l'application du latex (ce procédé n'est réalisé que chez TFI 1) proviennent du nettoyage de l'équipement d'application et interviennent dans le calcul pour environ 1,5 % du volume rejeté. Ces effluents sont habituellement traités par floculation/précipitation, ce qui génère des quantités considérables de boue à éliminer.

Les produits chimiques appliqués peuvent être regroupés en trois catégories : colorants, auxiliaires textiles et produits chimiques de base, dont les valeurs pour les deux usines sont les suivantes :

colorants :

2,1 à 3.4

(g/m² de tapis)

produits auxiliaires textiles :

21,6

(g/m² de tapis)

produits chimiques de base :

4,4

(g/m² de tapis)

Pour une usine la somme des produits auxiliaires textiles et des produits chimiques de base s'élève à 55,2 g/m².

La consommation d'électricité spécifique des deux usines est respectivement de 0,9 et de 1,3 kWh/m². Les chiffres de la consommation de fuel ou de gaz naturel ne sont pas disponibles.

3.4.2.1 Analyse de quelques procédés spécifiques aux usines de fabrication de tapis

Il n'existe aucune information permettant de donner une image réaliste des niveaux d'émission et de consommation. Les seules données spécifiques aux procédés présentées dans cette section concernent les émissions dans l'air provenant des lignes de contrecollage. Les données proviennent de mesures réalisées sur un échantillon d'usines de fabrication de tapis sur une période de 1996 à 2001.

Le tableau 3.57 fournit une vue d'ensemble de la composition des effluents gazeux de deux lignes typiques de contrecollage de tapis (contrecollage textile et mousse).

Selon le tableau 3.58, les COV constituent les principaux polluants décelés dans les rejets gazeux, mesurés en équivalent de carbone organique total.

Des substances dangereuses telles que le 1,3-butadiène et le 4-vinyl-1-cyclohexène peuvent être émises par les micelles. Toutefois, actuellement leur concentration est faible, en particulier la teneur en 1,3-butadiène, qui se situe normalement en dessous de 1 mg/kg.

L'ammoniac, qui est principalement utilisé en tant qu'agent stabilisant du latex, est également souvent détecté dans les émissions. Des micelles, qui ne contiennent que de très petites quantités d'ammoniac, ou même des micelles exemptes d'ammoniac, sont aujourd'hui commercialisés sur le marché.

Contrecollage textile

(2001)

Contrecollage mousse

(1996)

Composants des effluents gazeux

(µg/m³)

Composants des effluents gazeux

(µg/m³)

Benzène

13,9

Diphénylamine

15,2

Ethylbenzène

140,9

Isothiocyanatométhane

118,66

Propylbenzène

167,8

2,2,6,6-tetramethyl-4-methylen-heptane (Dodecene A)

10

Cumène

165,5

2,2,4,6,6-pentamethyl-3-heptène (Dodecene B)

518,14

Total autres alkylbenzènes

374,9

4-phenylcyclohexène

4 986,01

Styrène

658,9

Cumène

486,5

4-phénylcyclohexène

258,5

Cyclohexanol

62,79

Total autres alcénylbenzènes

73,2

Ethylbenzène

255,01

Acétophénone

19,0

Propylbenzène

193,81

Benzaldéhyde

n.d.

Propenylbenzène

541,87

Diphenylcyclohexadienone

521,3

Styrène

739,63

4-vinylcyclohexène

91,6

Total xylols

198,26

Total aromatiques non

identifiés

n.d.

Total cyclohexane d'alkyle

150,3

Total alkylcyclohexanone

180,1

Total ethyltoluène +

triméthylbenzène

1 779,86

Ethylhexanale

56,4

Toluène

144,06

Total cyclohexanols

d'alkyle

239,3

Vinylcyclohexène

378,74

Triméthyle cyclohexane

méthanol

n.d.

Décane

193,81

2-ethylhexanol

2 413,6

Décanol

174,03

Total alcools non

identifiés

48,6

Diméthylheptene

10

Isopropyl myristate

99

Hexylene glycol

19,17

Total cyclohexanes d'alkyle

2 271,3

Total autres alcènes

1 740,31

Undécane

51,9

Total autres alkylbenzenes

2 729,12

Dodécane

39

Total glycols non identifiés

31,06

Tridécane

137,1

Total tetraméthyl benzenes

193,81

Tetradécane

68,9

Tridécane

197,76

Total autres hydrocarbures aliphatiques       

49

Undécane

229,4

Total alcènes non

identifiés

n.d.

Total méthoxy triméthylsilane +

butandiol

30,4

Total composés non

identifiés

903

Total autres hydrocarbures aliphatiques

205,8

Total composés énumérés

9 042,7

Total composés énumérés

12 333,51

Total tous composés

(en équivalent toluène) 

11 115,3

Total tous composés ⁽¹⁾

16 313,50

Source : [280, Allemagne, 2002]

Remarque :
⁽¹⁾ Total aromatiques mesurés : 12.626,66

Tableau 3.57 : Analyse par GC/MS de la composition des effluents gazeux de deux lignes de contrecollage de tapis représentatives (contrecollage textile et laminage mousse)

Société textile

Procédé

Données de la production

Ammoniac

Carbone organique total

Vinylcyclohexène

1er latex

(g/m²)

2ième latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(g/h)

Concentration

(mg/m³)

A

Contrecollage textile

700

700

1 285

0,25

20

0,16

13

Aucune information disponible

Contrecollage

mousse

800

1 000

1 084

0,50

39

0,43

34

Contrecollage textile latex

normal

725

1 000

1 220

0,07

5

0,27

19

0,05

3

0,27

20

Contrecollage au latex

normal

pré-enduction et liant sans

ammoniac

775

830

1 260

0,06

4

0,19

13

0,05

3

0,19

13

0,04

3

0,17

12

Contrecollage mousse non

gélifiée

875

1 010

960

0,71

5

0,33

24

0,05

3

0,33

24

0,02

2

0,32

23

B

Contrecollage mousse

AA gel

1ier latex

(g/m²)

2ièmelatex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Séchoir

Champ

infrarouge

Flux

massique

(kg/h)

Séchoir

Champ

infrarouge

Flux

massique

(g/h)

Séchoir

Champ

infrarouge

Aucune information

disponible

1 080

0,60

17

35

Aucune information disponible

Aucune information disponible

C

Feutre

aiguilleté

1ier latex

(g/m²)

2ième latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Pré-

séchoir

Séchoir à

tambours

Refroi-

disseur

Flux

massique

(kg/h)

Pré-séchoir

Séchoir à

tambours

Refroi-disseur

Flux

massique

(total)

(g/h)

Pré-séchoir

Séchoir

à

tambours

Refroi-

disseur

Aucune information

disponible

732

0,04

4

2

2

0,69

77

31

12

0,0

0,00

0,00

0,00

930

0,02

2

2

1

D

Exclusivement pré-enduction

1st latex

(g/m²)

2nd latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Pré-

séchoir I

Pré-

séchoir II

Flux

massique

(kg/h)

Pre-séchoir I

Pré-séchoir

II

Flux

massique

(pré-séchoir I)

(g/h)

Préséchoir I

Pré-

séchoir   II

800

1 260

0,67

28

37

3,75

72

262 ⁽¹⁾

0,4

0,05

Aucune infor-mation

dispo-

nible

0,64

27

36

3,71

65

262 ⁽¹⁾

0,66

27

37

3,63

68

254 ⁽¹⁾

Société textile

Procédé

Données de la production

Ammoniac

Carbone organique total

Vinylcyclohexène

E

Feutre

aiguilleté

Concentration (mg/m³)

Concentration (mg/m³)

Concentration (mg/m³)

1er latex

(g/m²)

2ième latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Pré-séchoir

Champ

infrarouge

Refroi-

disseur

Flux

massique

(kg/h)

Pré-séchoir

Champ

infrarouge

Refroi-disseur

Flux

massique

(kg/h)

Pré-séchoir

Champ

infra-rouge

Refroi-

disseur

Aune information

disponible

205

0,30

42

35

26

0,27

50

18

25

0,0

0,00

Aucune information

disponible

F

Ligne de

contrecollage

1er latex

(g/m²)

2ième latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Ligne de contrecollage

Flux

massique

(kg/h)

Ligne de contrecollage

Flux

massique

(kg/h)

Ligne de contrecollage

300

230

2 840

0,39

14

0,75

26

0,0

0,00

0,35

12

0,95

33

1,6

0,06

0,17

6

1,08

38

1,9

0,07

G

Ligne de

contrecollage

1st latex

(g/m²)

2nd latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Pré-séchoir

Flux

massique

(kg/h)

Pré-séchoir

Flux

massique

(kg/h)

Pré-séchoir

800

1 260

0,89

73

0,73

60

0,0

0,00

0,73

60

1,07

88

0,0

0,00

0,94

77

0,53

44

0,0

0,00

1 500

1 430

2,42

112

0,45

21

0,0

0,00

1,05

48

0,48

22

0,0

0,00

1,05

49

3,5

0,16

H

Enduction

latex (rame

principale à

air chaud, pré-sèche gaz direct)

1st latex

(g/m²)

2nd latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Aucune information disponible

0,53

0,5 (g/kg de support textile)

0,6

0,6 (g C/kg de support textile)

1,1

0,001(g/kg de support textile)

Aucune information disponible

0,3

0.3 (g C/ kg de support textile)

Aucune information disponible

I

1st latex

(g/m²)

2nd latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Enduction polypropylène

par thermo

-fusion

Aucune information disponible

Aucune information disponible

0,06

0,09 (g C/kg de support textile)

Aucune information disponible

0,05

0,03 (g C/kg de support textile)

Aucune information disponible

0,031 à 0,132

0,05 à 0,23 (g/kg de support

textile)

1,3

0,7 (g C/kg de support textile)

Aucune information disponible

0,04 – 0,25

0,07 – 0,49 (g/kg de support

textile)

0,5

0,9 (g C/kg de support textile)

J

Enduction latex (ligne

de contre-collage à

gaz direct)

1er latex

(g/m²)

2ième latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Aucune information disponible
0,031à 0,132
0,05 à 0,23 (g/kg de support textile)
1,3
0,7 (g C/kg de support textile)
Aucune information disponible

0,04 - 0,25
0,07 - 0,49 (g/kg de support textile)
0,5
0,9 (g C/kg de support textile)

K

Enduction latex

(pré-sèche)

1er latex

(g/m²)

2ième latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Aucune information disponible

0,023

9

0,021

8

Aucune information disponible

0,076

11

0,153

22

L

Enduction

latex

(à air chaud)

1er latex

(g/m²)

2ième latex

(g/m²)

Capacité de

production

(m²/h)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Flux

massique

(kg/h)

Concentration

(mg/m³)

Aucune information disponible

0,157

30

0,142

27

Aucune information disponible

Source :  [280, Allemagne, 2002]

⁽¹⁾ Carbone organique total principalement lié au gaz naturel

Tableau 3.58 : Rejets gazeux (données mesurées) pour des lignes de contrecollage et d'enduction de tapis

3.5 Questions générales relatives aux nuisances olfactives dans l'industrie textile

Quelques procédés de l’industrie textile sont souvent accompagnés d'émission d'odeurs.

Les tableaux 3.59 et 3.60 ci-après résument les composés odorants et les fourchettes de concentrations olfactives habituellement rencontrées :

Substance

Source possible

e-Caprolactame

Thermofixation du polyamide 6 et des mélanges à base de polyamide 6 ; enduction pâte et poudre avec polyamide 6 et des copolymères polyamide 6

Paraffines, alcools gras, acides gras, esters d’acides gras (substances à plus faible potentiel de nuisance olfactives, mais à concentrations élevées)

Thermofixation de textiles écrus et de textiles ayant fait l'objet d'un pré-lavage inefficace.

Hydrocarbures

Impression, agents mouillants, nettoyage des machines, enduction

Composés aromatiques

Véhiculeurs

Acide acétique, acide formique

Divers procédés 

Sulfure d'hydrogène, mercaptans

Teinture au soufre

Dérivés soufrés

Agents réducteurs, carbonisage à l’acide dans les usines de lavage de la laine

Ammoniac

Impression (ex. urée), enduction, traitement des non-tissés

Acrylates

Impression (ex. épaississant),

enduction, traitement des non-tissés

Formaldéhyde

Apprêt 'easy-care' (entretien facile), ennoblissement des non-tissés, ignifuges permanents

Terpène (d-limonène)

Solvants, nettoyants machines

Styrène

Polymérisation SBR, adjonction de styrène aux composés SBR

4-vinylcyclohexène (4-VCH)

Polymérisation SBR (le 4-VCH est un dimère du butadiène formé pendant la polymérisation SBR)

Butadiène

Monomère dans la polymérisation SBR

4-phénylcyclohexène (4-PCH)

Polymérisation SBR (le 4-PCH est formé par réaction entre le styrène et le butadiène)

Aldéhydes

Flambage

Acroléine

Décomposition du glycérol

Esters d'acide phosphorique (en particulier le tributylphosphate)

Mouillants, agents désaérants

Phthalates

Agents d'unisson et dispersants

Amines (à faible poids moléculaire)

Divers procédés

Alcools (octanol, butanol)

Agents mouillants, agents anti-mousses

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 3.59 : Substances à fort potentiel de nuisances olfactives dans l'industrie textile

Support / Procédé  

Fourchette de concentration d'odeurs

(UO/m³)

Concentration d'odeurs moyenne

(UO/m³)

Polyamide 6

Thermofixation des étoffes écrues

2 000 à 4 500

2 500

Polyamide 6

Ennoblissement d'étoffes après thermofixation et prélavage

500 à 2 000

1 100

Polyester

Thermofixation des étoffes écrues

1 500 à 2 500

2 000

Polyester

Ennoblissement d'étoffes après thermofixation et prélavage

500 à 1 500

800

Coton

Ennoblissement

300 à 1 000

500

Mélange de fibres

Thermofixation

1 000 à 2 500

1 500

Mélange de fibres

Ennoblissement d'étoffes après thermofixation et prélavage

500 à 2 000

1 200

Teinture au soufre

jusqu'à 10 000

Flambage

jusqu'à 2 500

Non-tissés

(liants à base de monomères)

jusqu'à 10 000

Impression (séchage après impression )

pigment

colorants de cuve (2 phases)

colorants dispersés

colorants de cuve (rejet)

282

586

53

286

Impression (vaporisage après impression)

pigment

colorants dispersés   

colorants de cuve (2 phases)

670

608

633

Séchage de textiles teints avec

véhiculeur ⁽¹⁾

véhiculeur : benzoate de benzyle, ester d'acide phtaliques

véhiculeur : biphényle, diméthyl phthalate

véhiculeur : alkyl phthalimide

800 à 2800

4 800

478

Séchage de textiles sans véhiculeurs

4 790

Source :  [179, UBA, 2001]

⁽¹⁾   Les données sont basées sur une étoffe qui a été teinte mais non séchée en entreprise ; les mesures du séchage et des émissions dans l'air ont été réalisées en laboratoire

Tableau 3.60 : Concentrations d'odeurs dans quelques procédés textiles (UO : unité odeur)

3.6 Questions générales relatives aux déchets solides & liquides générés par l'industrie textile

Dans les industries d'ennoblissement textile, de nombreux déchets solides et liquides différents sont générés et doivent être évacués. Certains peuvent être recyclés ou réutilisés, tandis que d'autres sont incinérés ou  mis en décharge. D’autres encore (déchets plus spécifiques qui représentent peu de cas) peuvent être traités en digesteurs anaérobies.

Plusieurs de ces déchets ne sont pas spécifiques à l'industrie textile. Par conséquent, il convient de faire la distinction entre les déchets solides, qui sont spécifiques à ce secteur, et ceux qui ne le sont pas (voir tableau 3.61).

Déchets non spécifiques à l'industrie textile

Déchets spécifiques à l'industrie textile

Déchets non soumis à contrôle

déchets de verre

papier, carton

bois

ferrailles (tuyaux, machines vétustes)

câbles électriques

réservoirs plastiques (propres)

réservoirs métalliques (propres)

emballages plastiques non contaminés

Déchets non soumis à contrôle

chutes de fils

chutes de tissus (rebuts, essais, lisières)

déchets de tonte et de délainage

poussières textiles

Déchets soumis à contrôle

huile usagée

étoffes souillées par de l'huile

solvants organiques non halogénés

suie provenant d'incinérateurs d'huile

colle et agents d'adhérence

matériel d'emballage contaminé

déchets électroniques

Déchets soumis à contrôle

colorants et pigments

bains résiduels de teinture par foulardage

résidus de pâtes d'impression

bains résiduels d'apprêt par foulardage

condensats à teneur en huile provenant du traitement des effluents gazeux (rames)

boues provenant du traitement des eaux usées

Déchets soumis à un contrôle renforcé

déchets provenant des séparateurs huile/eau 

solvants organiques halogénés

condenseurs à teneur en PCB         

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 3.61 : Déchets solides et liquides provenant de l'industrie textile

Normalement, la plupart des déchets textiles sont recyclés.

Aujourd'hui, peu d'usines séparent les flux des eaux usées fortement chargées, tels que les bains de teinture et les bains d'apprêt par foulardage. En effet, les entreprises ont tendance à n'appliquer ces mesures qu'en cas de dépassement des limites pour la DCO, l'azote ou la couleur.

Inversement, il est plus courant d'évacuer séparément les résidus de pâtes d'impression. L'élimination de ces pâtes est réalisée dans des installations d'incinération ou dans des digesteurs anaérobies dans le cas de pâtes d'impression en colorants réactifs ou de cuve.

Certaines usines traitent leurs eaux usées par coagulation/floculation. La quantité de boue générée après déshydratation (habituellement réalisée dans des filtres-presses), se situe généralement dans une fourchette de 1 à 5 kg/m³ d'eau usée traitée (à noter que ces boues contiennent généralement 60 à 65 % d’eau). Pour un débit d'eau usée de 100 à 150 l/kg, la quantité de boue à éliminer est de l'ordre de 100 à 750 g/kg de textile fini [179, UBA, 2001] .

4 TECHNIQUES A PRENDRE EN CONSIDERATION POUR DETERMINER LES MTD

4.1 Méthodes générales de bonne gestion

4.1.1 Gestion et rentabilité

Description

Loin d’être exhaustives, les remarques indiquées dans ce document tentent de mettre en avant quelques règles générales et des mesures de prévention contre la pollution, qui sont applicables dans les usines textiles de façon quasi universelle.

Formation du personnel

La formation du personnel est un élément important pour la gestion de l’environnement. Tous les salariés devraient comprendre clairement les précautions nécessaires pour lutter contre la pollution et le gaspillage des ressources. La formation devrait porter sur les ressources (produits chimiques, fibres, énergie, eau), le procédé de traitement et les machines.

Les responsables de l’entreprise devraient s’engager expressément pour l’amélioration de l’environnement, de préférence à travers une politique environnementale et la mise en place d’une stratégie portée à la connaissance de tous les membres du personnel.

Entretien de l’équipement et contrôle des opérations

Les machines, les pompes et les tuyauteries (systèmes de réduction de la pollution inclus) devraient être bien entretenues et exemptes de fuites. Un programme d’entretiens réguliers devrait être établi, accompagné des procédures documentées. Une attention particulière devrait être accordée aux domaines suivants :

Contrôle des machines : les composants les plus importants des machines comme les pompes, les vannes, les régulateurs de niveau, de pression et de débit devraient figurer dans une liste de contrôle de la maintenance.

Contrôle des fuites : les tuyaux, les tambours, les pompes et les vannes devraient être inspectés avec soin afin de détecter toute fuite ou rupture, non seulement dans le système hydraulique mais aussi dans les systèmes de distribution de la chaleur par fluide thermique et d'alimentation des produits chimiques.

Entretien des filtres : vérification et nettoyage réguliers.

Etalonnage des équipements de mesure, tels que les dispositifs de mesure et d'alimentation des produits chimiques, les thermomètres, etc.

Installations de traitement thermique (par ex. les rames) : toutes les unités devraient être régulièrement entretenues et nettoyées, à raison d’au moins une fois par an. Cette opération inclut le nettoyage des dépôts des conduites d'évacuation des effluents gazeux et du système d’admission d’air du brûleur.

Stockage, manipulation, dosage et alimentation des produits chimiques

Tous les produits chimiques devraient être stockés conformément aux instructions fournies par le fabricant dans la fiche de données de sécurité.

Toutes les zones où sont stockés des produits chimiques et où des déversements sont susceptibles d’intervenir, devraient être mises en rétention de façon à empêcher que les déversements puissent rejoindre les eaux de surface ou les égouts. Les produits chimiques toxiques et dangereux devraient être stockés séparément. Vous trouverez plus de détails sur ces questions dans le BREF "transversal" (commun à plusieurs secteurs) sur le stockage (en préparation au moment de la rédaction du présent document).

Des équipements de premiers secours devraient être disponibles, des procédures d’évacuation et d’urgence mises en place et des exercices régulièrement exécutés. Les enregistrements des accidents et des incidents (ou de ceux ayant failli se produire) doivent être conservés.

Le transfert des produits chimiques du stockage jusqu’aux machines est souvent sujet à des fuites ou des déversements accidentels. Les pompes et tuyauteries utilisées pour le transfert doivent être régulièrement vérifiées (voir "Entretien de l’équipement" ci-dessus) et  des mesures devraient être prises de manière à garantir la sécurité du transfert manuel (incluant une formation appropriée des ouvriers, l’utilisation de seaux avec des couvercles anti-fuite, etc.).

Les opérations manuelles de pesage, de distribution et de mélange doivent être effectuées avec soin de manière à éviter ou réduire les déversements. Cependant, le système de dosage et d'alimentation automatique des produits chimiques présente de grands avantages par rapport à la méthode manuelle (meilleure corrélation entre le laboratoire et l'atelier de teinture). Il minimise les risques de lésions pour l'ouvrier lors de la manipulation de produits chimiques dangereux et réduit les délais de livraison, etc.

Meilleures connaissances des produits chimiques et des matières premières utilisées

Il importe de connaître et de contrôler régulièrement les entrées et sorties du procédé. Pour les entrées, cela inclut l'alimentation en matières premières textiles, produits chimiques, énergies thermique et électrique, et eau. Pour les sorties, cela concerne le produit fabriqué, les eaux usées, les émissions dans l'air, les boues, les déchets solides et les sous-produits (voir section 4.1.2).

La présélection des matières premières en réception (fibres, produits chimiques, colorants, produits auxiliaires, etc.) est d’une importance primordiale pour éviter la pollution. Le fournisseur doit s’engager à fournir les informations nécessaires afin de permettre à l'industriel d’effectuer une évaluation des problèmes liés à l’environnement, y compris sur les produits connus par leur marque commerciale.

Les informations détaillées données à l'ennoblisseur concernant les matières premières textiles se limitent souvent aux caractéristiques techniques du support textile. Les informations du fournisseur devraient indiquer également le type et la quantité d'agents de préparation et d'encollage, la quantité de monomères, métaux, biocides (par ex. ectoparasiticides pour la laine) résiduels présents dans la fibre. Ces substances/impuretés passent dans le procédé et participent en grande partie à la charge polluante des usines textiles. Une meilleure connaissance de la matière brute permettra au fabricant d’éviter ou, du moins, de maîtriser les émissions qui en résultent.

Optimisation de l'utilisation des produits chimiques

En général, la stratégie d’ensemble pour l'optimisation et la réduction de l'utilisation des produits chimiques doit prendre en compte les étapes suivantes :

dans la mesure du possible, éviter l’emploi de produits chimiques quand le résultat désiré peut être obtenu autrement ;

si ce n’est pas possible, adopter une démarche basée sur le risque pour sélectionner les produits chimiques et leur mode d’utilisation en vue de garantir le risque global minimum.

Ceci étant dit, nous indiquons ci-dessous des mesures possibles d’applicabilité générale :

revoir régulièrement les recettes afin d’identifier les produits chimiques inutiles (colorants, produits auxiliaires), de manière à les éliminer ;

dans la sélection des produits auxiliaires et des produits chimiques, préférer les produits ayant une forte biodégradabilité et/ou bioéliminabilité, une faible toxicité humaine et environnementale, une faible volatilité et une faible odeur (voir sections 4.3.1 et 4.3.2)

optimiser le procédé en améliorant le contrôle de ses paramètres, comme la température, la quantité de produits chimiques, les temps de séjour, l’humidité (pour les séchoirs), etc. ;

utiliser de l’eau de très bonne qualité (si nécessaire) dans les procédés au mouillé afin d’éviter ou réduire l’emploi de produits chimiques empêchant tout effet secondaire dû à la présence d’impuretés ;

éviter ou minimiser toute application excédentaire de produits chimiques et de produits auxiliaires (par ex. en mettant en place le dosage et l'alimentation automatiques des produits chimiques) ;

optimiser la gestion de la production (par ex. dans la teinture : la teinture des nuances foncées après la teinture des nuances claires réduit la consommation d’eau et de produits chimiques lors du nettoyage de la machine) ;

donner la préférence aux dispositifs de faible ajout en produits chimiques ;

réutilisation des bains principaux à chaque fois que cela est possible ;

piégeage des émissions de substances volatiles ; 

lors du remplissage de bacs avec des composants volatils, observer les précautions suivantes :

utiliser des systèmes d’équilibrage de pression lors du transfert de conteneurs ;

chargement par le bas pour éviter les éclaboussures (pour des bacs de plus grande taille).

Utilisation de l’eau et de l’énergie

Afin de développer des actions visant à réduire les pertes dans un procédé, il est nécessaire d’avoir une connaissance détaillée des gaspillages et des opérations de l’usine. En particulier, une utilisation optimale de l’eau et de l’énergie doit commencer par le contrôle de la consommation d’eau, d'énergie thermique et de l’électricité des différentes phases du procédé et par la caractérisation des flux de déchets des installations. Cette approche générale mais fondamentale est expliquée dans la section 4.1.2.

Grâce à la connaissance approfondie du procédé, on peut identifier certaines mesures faisant appel à une technologie simple. Un premier groupe comprend des mesures applicables aux procédés au mouillé (qui associent souvent consommation d’eau et d'énergie et où l'énergie sert en grande partie à chauffer les bains) :

mise en place de dispositifs de contrôle du débit et de vannes à arrêt automatique qui relient le mécanisme d'entraînement principal de la ligne au débit d'eau (par exemple sur les machines à laver à la continu – section 4.9.2) ;

installation de dispositifs de commande automatique pour un contrôle précis du volume de remplissage et de la température du bain (par ex. machines de teinture en discontinu) ;

remplacement de la méthode de rinçage par débordement (dans les procédés en discontinu) par des méthodes de remplissage-vidange ou d’autres méthodes (par ex. smart rinsing) basé sur un contrôle optimisé du procédé (voir section 4.9.1) ;

optimisation de la gestion de la production (par ex. en teinture : les teintes foncées après les teintes claires réduisent la consommation d’eau et de produits chimiques lors du nettoyage de la machine ; en ennoblissement, une programmation adaptée réduit les arrêts de la machine et les étapes de chauffage/refroidissement) ;

choix des procédés de pré-traitement en conformité avec les exigences de qualité dans les procédés en aval (par ex. le blanchiment n’est généralement pas nécessaire pour la production de teintes foncées) ;

l’association de différents procédés au mouillé en une seule étape (par ex. désencollage et débouillissage associés, désencollage/débouillissage et blanchiment associés – un exemple est donné dans la section 4.5.3) ;

réutilisation de l’eau (par ex. réutilisation des bains de rinçage final, réutilisation du bain de teinture, utilisation de l’eau du prélavage des tapis dans le lavage après teinture, débit à contre-courant dans le lavage à la continu – voir section 4.6.22) ;

réutilisation de l’eau de refroidissement comme eau de process (et aussi pour la récupération de la chaleur).

Notez que lorsque l’eau est réutilisée (sans traitement) ou recyclée, il est important de faire la distinction entre la quantité d’eau utilisée et celle consommée par le procédé. Quand l’eau est réutilisée dans le procédé, la consommation totale d’eau s’en trouve naturellement réduite.

Un deuxième groupe de mesures spécialement destinées à réaliser des économies d’énergie comprend les actions ci-dessous :

isolation thermique des tuyaux, vannes, bacs, machines (voir section 4.1.5) ;

optimisation en chaufferie (réutilisation de l’eau condensée, préchauffage de l’air, récupération de la chaleur dans les gaz de combustion) ;

séparation des flux d'eaux usées chaudes et froides avant de récupérer la chaleur et récupération de la chaleur du flux d’eau chaude ;

installation de systèmes de récupération de chaleur sur les effluents gazeux – un exemple est fourni dans la section 4.8.1;

mise en place de moteurs électriques à vitesse variable ; 

contrôle du taux d’humidité dans les rames sur le système de circulation de l’air et au niveau du support textile (voir section 4.8.1) ;

réglage adapté de la température et du temps de séchage/polymérisation.

Gestion des flux de rejets liquides et solides

On peut identifier les mesures générales suivantes :

Séparation des flux des eaux usées à forte charge et des effluents de faible concentration afin de permettre un traitement plus efficace.

Collecte séparée des déchets solides inévitables.

Réduction des emballages.

Utilisation de conteneurs consignés.

Recyclage des déchets textiles (résidus textiles, rebuts, déchets de grattage, etc.).

Principaux avantages environnementaux

L’application systématique d’une gestion optimisée et de mesures adaptées permet d’obtenir des avantages pour l’environnement, tels que la réduction de la consommation de produits chimiques, de produits auxiliaires, d’eau et d’énergie, et la diminution des déchets solides et des charges polluantes dans les eaux usées et les effluents gazeux.

Les conditions au poste de travail peuvent également être améliorées.

Données opérationnelles

Elles varient en fonction du type de mesures prises en considération. Des renvois à de plus amples informations sur quelques techniques sont donnés ci-dessous.

Interactions

Aucune ne semble probable.

Applicabilité

La plupart des méthodes décrites sont économiques et n’exigent aucun investissement dans de nouveaux équipements, bien que l’applicabilité immédiate de certaines techniques dans les usines existantes puisse être limitée par des considérations de place, de logistique, etc. et la nécessité de modifications structurelles plus importantes. En particulier, l’espace disponible peut présenter un problème dans certaines usines existantes, lorsqu'il est nécessaire de mettre en œuvre des mesures comme l’optimisation de chaufferies et l’installation de systèmes de récupération de chaleur pour les effluents gazeux [311, Portugal, 2002] .

Certaines mesures comme l’installation de systèmes d'alimentation automatique et les dispositifs de contrôle du procédé peuvent être plus ou moins coûteuses, en fonction de leur degré de sophistication.

Le succès des mesures de gestion et de rentabilité dépend en grande partie de l’engagement et des capacités d’organisation de la direction. Des outils comme les normes EN ISO 9000 et les suivantes, EN ISO 14001 et EMAS soutiendront cette démarche. L’information et la communication s’imposent au niveau de l'entreprise et de toute la chaîne des approvisionnements.

Aspect économique

Les mesures décrites permettent d’améliorer la fiabilité opérationnelle et la reproductibilité, ce qui est bénéfique du point de vue économique. Les principaux avantages économiques résident dans la réduction des consommations d'énergie, d’eau, de produits chimiques et des coûts relatifs à l’épuration des eaux usées et des effluents gazeux et à l'évacuation des déchets solides.

Enjeux

Les réductions des coûts, l’amélioration de la fiabilité opérationnelle et de la performance environnementale ainsi que la conformité à la législation sont les principales raisons qui justifient de mettre en place une bonne exploitation générale et une bonne gestion économique.

Usines de référence

Plusieurs usines d'ennoblissement textile en Europe ont mis en œuvre des procédures de bonne exploitation générale pour améliorer leur performance environnementale et travaillent selon les principes de bonne gestion économique.

Références bibliographiques

[192, Ministère de l'environnement danois, 2001] , [179, UBA, 2001] , [51, OSPAR, 1994] , [77, EURATEX, 2000] , [11, Ministère de l'environnement US, 1995] , [32, ENco, 2001] , [187, INTERLAINE, 1999] .

4.1.2 Evaluation/recensement des flux à l'entrée et en sortie

Description

Tous les problèmes d’environnement sont directement liés aux flux à l'entrée et en sortie.  Afin d’identifier les choix et les priorités pour améliorer les performances environnementales et économiques, il est par conséquent vital de connaître autant que possible la qualité et la quantité de ces flux.

Les inventaires des flux à l'entrée et en sortie peuvent être dressés à différents niveaux. Le plus général est une vue d'ensemble annuelle spécifique du site 

La figure 4.1 indique les flux à l'entrée et en sortie pertinents. En partant des valeurs annuelles, les valeurs d’entrée et de sortie spécifiques au support textile peuvent être calculés (par ex. consommation d’eau en litre/kg de textiles traités ou g de DCO dans les eaux usées/kg de textiles traités etc.). Bien que ces indicateurs aient leurs limites, ils permettent des comparaisons préliminaires avec d’autres sites ou procédés similaires, et ils fournissent une base de démarrage pour situer les niveaux de la consommation et des émissions. Des données disponibles pour différents types de rejets aqueux sont présentées dans le chapitre 3.

Figure 4.1 : Schéma des flux annuels au niveau d'un site
[179, UBA, 2001]

L'établissement méthodique d'une liste des produits chimiques utilisés (colorants et pigments, produits auxiliaires textiles et produits chimiques de base) et l’évaluation systématique de ces produits sont très importants pour identifier les composants critiques. Il est donc recommandé d’utiliser huit formulaires, un pour chacune des classes ci-dessous (voir exemple dans le tableau 4.1) :

Produits auxiliaires et apprêts pour fibres et fils.

Agents destinés au pré-traitement.

Produits auxiliaires textiles destinés à la teinture et à l'impression.

Auxiliaires d'apprêts

Produits auxiliaires techniques pour de multiples usages dans l’industrie textile.

Auxiliaires textiles non mentionnés dans le Guide de l’acheteur des auxiliaires textiles "Melliand/TEGEWA, 2000"

Produits chimiques de base (tous les composants inorganiques, tous les acides organiques aliphatiques, tous les agents organiques réducteurs et oxydants, urée)

Colorants et pigments.

Les six premières catégories sont identiques à celles du Guide de l’acheteur des auxiliaires textiles.

Le tableau suivant présente un exemple de formulaire pour la teinture et l’impression.

Formulaire 3

TFI:

Année :

3. Auxiliaires textiles pour la teinture et l’impression

3.1 Colorants de solubilisation et agents hydrophobes
3.2 Dispersants et colloïdes de protection
3.3  Mouillants de teinture, désaérants
3.4 Agents d’unisson
3.5 Véhiculeurs
3.6 Agents anti-froissage
3.7 Agents de protection des colorants, agents  anti-réduction
3.8 Auxiliaires de foulardage
3.9 Accélérateurs de fixation pour la teinture et l’impression à la continu
3.10 Agents de post-traitement pour améliorer la  solidité
3.11 Liants pour pigment de teinture et impression
3.12 Epaississants d’impression

3.13 Emulgateurs pour impression au solvant pétrolier
3.14 Agents pour enlever épaississants d&rsquo;impression
3.15 Colles d'impression et de lisière
3.16 Agents oxydants
3.17 Agents réducteurs
3.18 Agents rongeants
3.19 Agents de réserve
3.20 Mordants
3.21 Azurants et agents de démontage
3.22 Agents de protection de fibres
3.23 Régulateurs de pH, générateurs d'acide ou d'alcali

Nº

Nom commercial

Caractérisation chimique

Application procédé

Symbole de danger

Consommation annuelle (kg/an)

Dégradation biologique

/ élimination

(%) et méthode de test

DCO

(mg O₂/g)

DBO₅

(mg O₂/g)

Teneur en métaux lourds (mg/g)

Teneur en organo-halogé-nés

(mg/g)

DCO

(kg O₂/an)

3.16

Revatol S Gran.

acide sulfonique nitro-benzénique, sel Na

teinture

Xi

5 400

>90; OCDE 302 B

0,990

5 346

3.04

Alviron OG-BM fl.

Préparation de tensio-actifs et d'alcools à point d’ébullition élevé

teinture

----

3 800

>80; après adaptation

0,760

2 888

3.17

Cyclanon ARC Ptv.

Dérivé d’acide Sulfinique et agent dispersant

teinture

Xi

3 650

20 - 70; OCDE test de confirmation

0,.335

1 223

3.02

Lamepon UV fl.

Polysaccharide

teinture

----

2 500

>70; OCDE 302 B

0,.350

875

3.04

Drimagen E2R fl.

sulfonate de polyéther aromatique

teinture

Xi

1 300

46; OCDE 302B

0,616

801

3.23

Sandacid PBD fl.

Dérivé d’acide carbonique aliphatique

teinture

---

1 250

80; OCDE 302 B

0,.309

386

3.04

Peregad P fl.

Polyamido-amine

teinture

----

850

>70; OCDE test de confirmation

0,430

366

3.23

Egasol 910 Plv

Mélange de sels organiques et inorganiques

teinture

Xi

620

---

---

3.10

Indosol E-50 fl.

Polyamine aliphatique

teinture

---

480

89; OCDE 302 B

0,420

202

Tableau 4.1 : Formulaire pour l'établissement d'une liste des produits auxiliaires textiles pour la teinture et l’impression
[179, UBA, 2001]

La liste permet d’effectuer une première estimation sommaire des produits chimiques utilisés et un calcul de la DCO à l'entrée du procédé. Les informations sur la dégradation/élimination biologique sont essentielles pour sélectionner les produits ayant le plus haut degré de biodégradabilité/bioéliminabilité. Cependant pour avoir un aperçu complet, il est indispensable d’évaluer chacun des ingrédients des préparations commerciales utilisées. De plus, les informations sur la dégradation/élimination biologique doivent être discutées en regard des propriétés des produits chimiques et des méthodes de test.

Le niveau suivant se rapporte au procédé ou à la machine. Le chapitre 3 propose des exemples d’analyse des niveaux de consommation et d’émission pour des procédés spécifiques. Dans de nombreux cas, ce niveau d’informations conduit directement à l’identification d’actions pour l’amélioration et l’optimisation. La figure 3.9 montre un exemple d’évaluation des flux entrée/sortie au niveau d’un procédé spécifique (l’exemple concerne la consommation d’énergie et d’eau, mais la même approche peut être appliquée pour d’autres paramètres).

Principaux avantages environnementaux

L’évaluation et l’inventaire décrivant un bilan masse entrée/ sortie constituent un outil fondamental d’exploitation pour l’identification du potentiel d’optimisation tant sur le plan environnemental que sur le plan économique. C’est une condition préalable dans le cadre d’un processus d’amélioration continue.

Données opérationnelles

La mise en œuvre d’un tel outil de gestion nécessite un personnel hautement qualifié et un engagement de la direction au plus haut niveau. Cette démarche est généralement rentable, mais cette idée n’est pas encore largement acquise.

Interactions

Il n’y a aucune interaction à mentionner. Au contraire, le bilan entrée/sortie permet de prendre en considération les interactions et d'atteindre un haut niveau de protection de l’environnement dans son ensemble.

Applicabilité

La technique est applicable aux installations existantes et nouvelles. Dans la mesure où la direction d’une société est convaincue des avantages d’un tel outil, il n’existe aucune limite à son applicabilité, quelle que soit la taille de l’usine.

Aspect économique

Nous ne disposons pas d’informations sur les aspects économiques mais, d’une façon générale, compte tenu du gros potentiel d’améliorations dans le secteur textile, la mise en place de l’outil de gestion décrit sera rentabilisée en peu de temps. [179, UBA, 2001] .

Enjeux

L'économie au niveau des matières premières et des coûts de production est intéressante. L’application de ce type de démarche rend plus facile la mise en place des systèmes de gestion de l’environnement sous EMAS/ISO 14001.

Usines de référence

Plusieurs industries d'ennoblissement en Europe occidentale ont mis en place l’évaluation des flux entrée/sortie et les documents, comme les inventaires au niveau du site. Seules quelques-unes d’entre elles appliquent également cet outil de façon systématique au niveau du procédé.

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001]

4.1.3 Préparation et alimentation automatiques des produits chimiques

Description

De grands progrès ont été réalisés ces dernières années dans l’automatisation d'étapes du procédé qui étaient traditionnellement manuelles, comme la préparation, le dosage et l'alimentation des produits chimiques (qu’il s’agisse de solutions aqueuses, de poudres ou de pâtes) y compris les opérations de laboratoire.

Des cuisines à couleur automatisées et des systèmes de dosage et d'alimentation des produits chimiques automatisés sont maintenant couramment utilisés dans de nombreuses entreprises de l’industrie textile. Des systèmes de dosage informatisés effectuent la mesure des produits chimiques en fonction de divers profils de recette.

Dans le cas de solutions de foulardage à forte concentration pour le pré-traitement, la teinture et les apprêts (procédés à la continu et semi-continus), il est très important pour l’environnement d’éviter ou de réduire les excès de bains. Il existe aujourd’hui des systèmes automatisés pour des préparations de bains à flux tendus. Grâce à la mesure en ligne du taux d'emport et de la quantité d'étoffe traitée, la quantité exacte de solution peut être préparée et ajoutée. De ce fait, la pollution due aux surplus de bain et aux eaux usées s’en trouve réduite.

De plus, dans les systèmes modernes de dosage et d'alimentation, l’eau utilisée pour laver le récipient de la préparation et les tuyaux d’alimentation est prise en compte dans le calcul de la quantité de bain à préparer. Cette démarche réduit les eaux usées mais implique toujours le mélange préalable des produits chimiques. Il existe d’autres systèmes de dosage automatisés pour lesquels les produits chimiques ne sont pas mélangés préalablement avant d’être introduits dans l’applicateur ou la machine de teinture. Dans ce cas, des flux distincts sont utilisés pour chacun des produits. Il n’est alors pas nécessaire de nettoyer les conteneurs, les pompes, les tuyaux avant la prochaine étape, ce qui permet de réaliser encore des économies en produits chimiques et en eau, tout en gagnant du temps. C’est une spécificité importante dans les lignes de traitement à la continu.

La figure 4.2 montre un exemple d'un système automatisé d'alimentation de produits chimiques pour la préparation des bains de pré-traitement et d'apprêt (sans pré-mélange des produits chimiques). Des dispositifs similaires peuvent être utilisés dans la teinture en semi-continu (procédé Pad-Batch à froid - voir la technique correspondante décrite dans la section 4.6.7) et à la continu.

Figure 4.2 : Exemple d'un système automatisé d'alimentation de produits chimiques

Outre les progrès mentionnés ci-dessus, les plus récents développements dans les systèmes de dosage pour les étoffes épaisses et les tapis, bien qu’ils soient coûteux, méritent d’être mentionnés. L’équipement le plus à la pointe permet d’effectuer en ligne et en temps réel la préparation, le dosage et l’application de chacun des composants. Les machines les plus novatrices et les systèmes d’application fonctionnent selon le principe de la couleur à la demande. Il n’est plus nécessaire d'effectuer des mesures, les bains étant injectés ou appliqués de façon numérique et quantitative. De ce fait, il n’y a aucun résidu de bain à la fin du procédé.

D’importants progrès ont également été réalisés en ce qui concerne les opérations de laboratoire. Toutes les opérations de laboratoire nécessaires dans la teinture en discontinu peuvent désormais être exécutées à l’aide de systèmes entièrement automatisés sans pratiquement aucune intervention manuelle. Ces systèmes sophistiqués ont été appliqués avec succès dans quelques grandes usines de teinture.

Principaux avantages environnementaux

L’automatisation entraîne des améliorations au plan environnemental.

Avant tout, un contrôle plus rigoureux du procédé permet d’obtenir de meilleures performances "d'entrée de jeu", ce qui se traduit par la réduction des mesures correctives comme les retouches, la surteinture, le démontage et l’ajustement des nuances.

En second lieu, les systèmes automatisés avec la préparation de bains à flux tendus et l'alimentation séparée des différents produits chimiques (c’est-à-dire sans mélange préalable) permettent de réduire de façon significative la pollution aqueuse et le gaspillage de produits chimiques, grâce à la réduction ou la suppression des résidus de bains qui, dans le cas contraire, devraient être éliminés à la fin du procédé. Ceci est particulièrement important dans les traitements à la continu et semi-continus.

L’amélioration des conditions de sécurité et d’hygiène sur le lieu de travail est également un élément important à prendre en considération. En effet, grâce à l’automatisation, les ouvriers n’ont plus besoin de manipuler et de respirer des substances toxiques et dangereuses.

Données opérationnelles

Un système entièrement automatisé nécessite généralement un personnel hautement qualifié, mais le plus souvent une seule personne suffit à le faire fonctionner.

Les systèmes automatisés pour les poudres sont extrêmement sophistiqués, en particulier quand de très petites quantités doivent être mesurées. La très grande précision du dosage est fondamentale, surtout pour les colorants en poudre. Les systèmes récents peuvent doser de très petites quantités de poudre, de l’ordre de 0,8 g [289, Comm., 2002] .

Des données d’une usine de teinture textile (capacité de production de 5 500 t/an) présentent les améliorations suivantes après l’installation d’un système de dosage et d'alimentation automatiques pour les produits chimiques [289, Comm., 2002] .

Avant

Après

Second choix

1,6 %

0,9 % (43 % de réduction)

Retouches

4,5 %

3,7 % (17 % de réduction)

Coûts réduits en produits chimiques

11,2 %

Réduction des coûts de main d’œuvre (dans l’usine de teinture)

10 %

Rentabilité accrue de la machine de teinture

5 %

Un fabricant italien réputé nous fournit un autre exemple : grâce à l’installation d’un système automatique de dosage et d'alimentation pour les colorants et les produits auxiliaires, il a pu se dispenser de l’opération d’échantillonnage sur les lots et la remplacer par un lot supplémentaire par jour sur chaque machine [289, Comm., 2002] .

Les cuisines automatisées peuvent réduire les retouches de 2 à 3 % sur la production totale.

Interactions

Aucune interaction n’est à mentionner.

Applicabilité

Les techniques classiques de dosage et d'alimentation décrites dans cette section sont applicables tant dans les nouvelles installations que dans celles déjà existantes. Par contre les techniques très sophistiquées, comme les systèmes de dosage basés sur le principe de la couleur à la demande et les laboratoires automatisés, sont encore très coûteuses et conviennent plutôt aux installations de taille importante.

D’après les informations apportées par les fournisseurs d’équipements, la capacité et l'ancienneté de l’usine ne semblent pas limiter l’applicabilité des systèmes de dosage et d'alimentation automatisés d’une façon générale. On dispose d’exemples d’usines dont la capacité de production va de 70 t/jour à 5 t/jour [289, Comm., 2002] .

La place disponible peut poser un problème dans les sociétés existantes, en particulier pour l’automatisation de la teinture. Alors que les produits chimiques liquides sont faciles à automatiser compte tenu de leur nombre réduit utilisé dans le procédé, certaines entreprises peuvent considérer le nombre élevé de colorants comme une limitation en raison du manque d’espace et des investissements plus importants exigés.

Il n’est pas rare de trouver des usines de teinture utilisant 150/200 colorants différents pour de multiples raisons. Dans la plupart des cas, il serait possible d’utiliser un maximum de 15 couleurs pour chaque fibre, ce qui signifie 90 colorants pour 6 différents types de fibres [289, Comm., 2002] .

En général, les colorants les plus fortement consommés sont sélectionnés pour l’automatisation. Une situation représentative est celle d’une société qui utilise 60 colorants avec une consommation quotidienne de 5 à 6 kg, et 20 colorants, en plus faible quantité, de 10 g/jour. Dans une telle configuration, il est probable que la société décidera d’automatiser les 60 colorants les plus consommés et que pour les autres, elle conservera le dosage et l'alimentation manuelle. Très souvent, ce choix encourage la société à préférer les colorants qui sont automatisés en réduisant peu à peu la consommation des autres colorants [289, Comm., 2002] .

Dans les systèmes automatisés avec alimentation séparée des différents produits chimiques, les avantages pour l’environnement sont particulièrement importants quand les produits chimiques et les produits auxiliaires sont utilisés en grande quantité dans l’usine et dans des lignes à la continu où le volume inactif dans le système d'alimentation est comparable au volume dans le foulard. Quand les différents produits chimiques ne sont pas mélangés avant le procédé, ils peuvent facilement être réutilisés pour la passe suivante. L'alimentation séparée de chaque colorant, quoique techniquement possible, est très coûteuse et n’est intéressante que pour les trichromies, dans lesquelles peu de colorants sont utilisés (neuf au maximum) et où les volumes récupérés sont assez importants pour justifier l’investissement.

Aspect économique

Les coûts de l’investissement pour le dosage automatique de produits chimiques liquides, selon le nombre de machines à alimenter, les bains à préparer et les produits chimiques à utiliser, vont de 230 000 euros à 310 000 euros. Pour les colorants en poudre, l’investissement se situe entre 250 000 euros et 700 000 euros, tandis que pour les produits auxiliaires en poudre, les prix varient d’un minimum de 110 000 euros à un maximum de 310 000 euros. Les chiffres indiqués ne tiennent pas compte des coûts pour les canalisations et le montage [289, Comm., 2002] .

Les économies sont liées à la réduction de la consommation de produits chimiques et d’eau, à l’augmentation de la reproductibilité et à la baisse des coûts de personnel. Des économies jusqu’à 30 % ont été enregistrées [179, UBA, 2001] .

Les produits chimiques liquides sont les plus couramment automatisés (première option dans les entreprises existantes) pour des motifs de santé et de sécurité, mais également en raison de l’investissement relativement faible exigé (nombre limité de produits chimiques utilisés dans le procédé) [289, Comm., 2002] .

Enjeux

Les principaux enjeux sont la reproductibilité et la productivité accrues ainsi que les conditions d’hygiène et de sécurité requises par la législation.

Usines de référence

Les usines disposant des systèmes de dosage et d'alimentation automatisés représentent plus de 60 % des usines de teinture et d’impression en Europe. Les systèmes automatisés pour les produits chimiques liquides sont les plus répandus (70 % des usines), tandis que le dosage et l'alimentation automatiques des colorants en poudre et des produits auxiliaires sont présents dans 20 % des installations européennes [289, Comm., 2002] .

Certains exemples d'installations utilisant les systèmes automatisés pour la préparation des bains à flux tendus se trouvent en Allemagne :

Brennet AG, D-79704 Bad Säckingen

Schmitz Werke GmbH + Co., D-48282 Emsdetten

Görlitz Fleece GmbH, D-02829 Ebersbach

Thorey Gera Textilveredelung GmbH, D-07551 Gera.

Il existe de nombreux exemples d’installations équipées de systèmes entièrement automatisés en Europe et dans le monde entier.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [171, GuT, 2001] , [76, Colorservice, 2001] , [289, Comm., 2002] .

4.1.4 Optimisation de la consommation d’eau dans les opérations textiles

Description

Les traitements du textile représentent une activité reconnue comme étant grande consommatrice d’eau. De nombreuses actions, dont les mesures de bonne gestion économique déjà mentionnées dans d’autres parties de ce document, concernent la réduction de la consommation d’eau. Certains aspects sont communs à de nombreux traitements. Cette section a pour but de récapituler les facteurs les plus importants pour une utilisation optimale de l’eau.

Contrôler la consommation d’eau

Avant de lancer tout programme destiné à éviter un gaspillage de l'eau superflu, la première condition à remplir consiste à réunir les informations sur l’installation et sur les volumes consommés dans les différents procédés. Ce type d’évaluation ou de suivi devrait en réalité entrer dans le cadre d’un plus vaste programme incluant le recueil des informations sur les caractéristiques, les quantités, la composition et les sources de tous les flux rejetés (voir section 4.1.2).

En ce qui concerne la consommation d’eau, les données au niveau du site apportent déjà de bonnes indications pour déterminer si la consommation d’eau est excessive et représentent une bonne base de référence pour mesurer les améliorations. Cependant une analyse spécifique au procédé est fondamentale pour définir les priorités et identifier les éventuelles options de prévention de la pollution. La consommation de l’eau devrait être contrôlée et enregistrée au niveau de la machine et du traitement, et les compteurs d’eau devraient être régulièrement entretenus et étalonnés.

Réduction de la consommation d’eau

Grâce à des pratiques de travail améliorées
Des pratiques de travail inadaptées et l’absence de systèmes de contrôle automatiques peuvent provoquer un gaspillage considérable de l’eau, par ex. :

sur les machines équipées de vannes à commande manuelle, il y a des risques de débordement pendant les opérations de remplissage et de rinçage,

le débordement d’eau lors de l’immersion de la fibre dans la machine peut atteindre jusqu’à 20 % du volume total utilisé dans un cycle de teinture (ce qui peut aussi occasionner des pertes de colorants et de produits chimiques dangereux, si ces derniers sont introduits avant).

La rédaction de procédures de fabrication détaillée et la formation jouent un rôle important. Les machines de teinture devraient au minimum être adaptées à un équipement moderne de contrôle des procédés, permettant de suivre avec précision le volume de remplissage et la température du bain.

Par la réduction du rapport de bain
Dans la teinture à la continu, le colorant est appliqué sous la forme d’un bain concentré. Le volume d’eau consommée par kg d'étoffe traitée dans le processus de teinture est donc assez faible, y compris en utilisant des systèmes d’application conventionnels (par ex. foulards). Ce volume peut être encore plus faible avec les tous derniers systèmes d’application (par ex., les techniques Fluidyer, Flexnip et les systèmes d'application de mousse, etc. – voir section 10.4.2).
Comme on l’a déjà expliqué dans la section 2.7.8.2, dans les opérations en discontinu, la quantité d’eau utilisée par kg de support traité est plus élevée, bien que des progrès considérables aient été également réalisés dans ce domaine. Tous les principaux fabricants de machines proposent des équipements à faible rapport de bain. Cet investissement est rentable dans la mesure où il réduit les coûts d’exploitation (énergie, eau, produits chimiques, colorants, etc.) et augmente la productivité grâce à la réduction des temps de traitement (voir aussi les sections 2.7.8.2 et 4.6.19).

Par l’amélioration de l’efficacité du lavage
Dans les traitements en discontinu et à la continu, la consommation d’eau est beaucoup plus élevée pour le lavage que pour le traitement lui-même (par ex. teinture, etc.) (voir aussi section 2.7.8.2). L'efficacité de lavage des machines à laver à la continu récentes s'est beaucoup améliorée. Dans les procédés en discontinu, il n’est pas simple d’obtenir une grande efficacité de lavage avec peu d’eau et en peu de temps. Par conséquent, un faible rapport de bain n’implique pas toujours une faible consommation d'eau comme on pourrait s’y attendre. En effet il n’est pas rare de trouver des machines capables de teindre avec un rapport de bain de 1/5 et qui rincent avec un rapport de bain de 1/10. De plus, les machines conventionnelles ne peuvent pas facilement être déchargées à la main avec un faible rapport de bain.
Dernièrement, les fabricants de machines et les fournisseurs de colorants ont étudié ces problèmes. Les derniers développements technologiques ont permis de réduire les consommations d’eau spécifiques dans les procédés en discontinu au niveau des opérations à la continu. Un rapport de bain constant avec des charges variables est désormais une caractéristique standard de l’équipement récent pour les procédés en discontinu. Des techniques de lavage efficaces ont également été développées spécialement pour les opérations en discontinu (voir section 4.9.1). De plus, plusieurs fonctions propres aux procédés à la continu ont été adaptées aux machines de procédé discontinu, comme par exemple (voir section 4.6.19) :

séparation du bain et du support au cours du procédé,

séparation interne du bain de traitement et du bain de lavage,

extraction mécanique pour réduire le transfert de bain et améliorer l’efficacité du lavage,

lavage à contre-courant.

Par l’association des procédés
L’association et la gestion des procédés réduisent les rejets de produits chimiques. C’est souvent faisable dans les opérations de pré-traitement (par ex. débouillissage/désencollage, débouillissage/désencollage/blanchiment – voir par exemple section 4.5.3). Dans certains cas, il est également possible d’associer le pré-traitement dans la phase de teinture.

Réutilisation de l’eau

Les procédés en discontinu ne permettent pas facilement de recycler l’eau. Pour essayer de réutiliser de l’eau usée dans des opérations en discontinu, il faut disposer de moyens de stockage de l’eau usée réutilisable. La réutilisation de l'eau usée provenant du blanchiment et du débouillissage en discontinu soulève d’autres problèmes en raison du débit non continu des rejets et des rapports de bain plus élevés.

Un flux à contre-courant est maintenant possible dans le procédé en discontinu. On trouve désormais des machines équipées de dispositifs pour séparer et stocker le bain. Par exemple, l’eau de lavage d’un lot précédent peut être récupérée et utilisée dans le bain de blanchiment du lot en cours et ensuite utilisée pour le débouillissage du prochain lot. De cette manière, chaque bain est utilisé trois fois.

Des exemples de recyclage et de réutilisation de l’eau sont présentés dans ce chapitre (voir sections 4.6.22 et 4.7.7).

La séparation interne des bains de traitement et de lavage, dont sont équipées certaines machines récentes de teinture en discontinu (voir ci-dessus), est essentielle pour faciliter la séparation et la réutilisation du bain quand ses caractéristiques le permettent.

Principaux avantages environnementaux

Cela permet de réaliser d’importantes économies sur la consommation d’eau ainsi que sur l'énergie utilisée pour chauffer les bains.

Données opérationnelles

Ci-dessous sont indiqués les niveaux de consommation d’eau spécifiques pouvant être atteints sur la base des données du chapitre 3 et d’une appréciation d’expert (évaluation du procédé, machines disponibles et techniques employées) [179, UBA, 2001] :

ennoblissement fil :

ennoblissement tricot :

impression pigmentaire de tricot :

ennoblissement de tissu, composé surtout de fibres cellulosiques :

ennoblissement de tissu, composé surtout de fibres cellulosiques
(dont impression en colorants de cuve et/ou réactifs):

ennoblissement de tissu composé surtout de laine :

ennoblissement de tissu composé surtout de laine :
(pour les procédés qui nécessitent un rapport de bain élevé) :

70 à 120 l/kg
70 à 120 l/kg
0,5 à 3 l/kg
50 à 100 l/kg

<200 l/kg
<200 l/kg

<250 l/kg

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Les principes décrits ici sont applicables à un niveau général.

Aspect économique

Dans les usines existantes, un investissement dans de nouveaux équipements et/ou dans des modifications de structure (par ex. pour la séparation des flux) risque d’être nécessaire.

Usines de référence

Voir les renvois aux techniques dans les autres sections de ce document.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [204, L. Bettens, 2000] , [208, ENco, 2001] , [11, US EPA, 1995] .

4.1.5 Isolation des machines à haute température (HT)

Description

L’isolation des tuyaux, des vannes, des réservoirs et des machines constitue un principe de base de toute bonne gestion, qui devrait être appliqué d’une façon générale à tous les procédés.

Cette section présente un exemple d'économies d’énergie réalisables grâce à l’isolation thermique des machines de teinture HT.

Principaux avantages environnementaux

Utilisation plus rationnelle de l’énergie.

L’isolation peut permettre d’économiser jusqu’à 9 % des besoins globaux en énergie sur les machines de procédé au mouillé [146, Energy Efficiency Office UK, 1997] . Cependant il est préférable d’adopter une démarche intégrée de gestion de l’énergie, plutôt que des mesures ad hoc.

Données opérationnelles 

Compte tenu du procédé, les matériaux d’isolation peuvent être exposé à l’eau, aux produits chimiques et aux chocs physiques. Par conséquent, toute isolation doit être revêtue ou enduite d’une couche extérieure solide, qui résiste aux produits chimiques et à l'eau.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Applicabilité générale.

Aspect économique

Le tableau ci-dessous reporte le calcul des avantages tirés d’une isolation thermique des installations de teinture HT [179, UBA, 2001] .

Les données de référence pour le calcul sont les suivantes :

coefficient de conduction thermique de l&rsquo;acier inoxydable

coefficient de conduction thermique du matériau isolant

température de teinture

température ambiante

installation de teinture HT (température moyenne 110°C)

fonctionnement

coûts du gaz

perte due à la production et à la distribution d&rsquo;énergie

installation de teinture 1 &ndash; surface extérieure

installation de teinture 2 &ndash; surface extérieure

installation de teinture 3 &ndash; surface extérieure

15,1 W/m²K
0,766 W/m²K
110°C
30°C
10 h/j
230 j/an
0,25 euros/m³
15 %
17,5 m²
23,5 m²
31,6 m²

Installation de teinture 1

Installation de teinture 2

Installation de teinture 3

Coûts des matériaux isolants (euros)

3 838

5 263

6 500

Coûts de la main d’œuvre pour l'installation (euros)

2 000

2 000

2 000

Pertes annuelles dues à la radiation thermique (MWh/an)

45,4

60,9

81,9

Economies annuelles de gaz (euros/an)

1 434

1 926

2 590

Temps de retour sur investissement

(années)

4,9

4,6

3,8

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 4.2 : Temps de retour sur investissement pour l’isolation thermique des installations de teinture

Enjeux

Economies en coûts d’énergie.

Usines de référence

Nombreuses usines.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [146, Energy Efficiency Office UK, 1997]

4.2 Gestion de la qualité des fibres comme entrants

4.2.1 Agents de préparation des fibres chimiques à performance environnementale améliorée

Description

Les fibres chimiques ne peuvent pas être fabriquées et traitées sans produits auxiliaires. Suite aux opérations de pré-traitement (par ex, lavage et thermofixation), ces produits auxiliaires se retrouvent dans les eaux usées et dans les rejets gazeux des usines d'ennoblissement.

Parmi les produits auxiliaires utilisés, les huiles de bobinage et les autres agents de préparation, ont été identifiés comme les principales causes de pollution dans les procédés ultérieurs. Cela s’explique par la caractéristique des préparations employées et par les grandes quantités appliquées (voir aussi section 2.6.4.2).

Les agents de préparation classiques se composent essentiellement d’huiles minérales, réputées pour leurs inconvénients, comme la nécessité d’employer des quantités élevées et leur faible stabilité en température (elles dégagent de la fumée pendant les traitements à haute température), leur faible biodégradabilité, la présence d’hydrocarbures polyaromatiques et la production de boue difficile à sédimenter dans les stations d’épuration biologique des eaux usées (voir aussi section 8.2).

Comme alternative aux préparations contenant des huiles minérales, il existe des agents de préparation à base de [179, UBA, 2001] :

polyéther/polyester ou polyéther/polycarbonates,

polyolesters spéciaux,

esters d’acides gras spéciaux à fort encombrement stérique.

Principaux avantages environnementaux

Les préparations alternatives sont moins volatiles et possèdent une stabilité thermique plus élevée. De plus, elles peuvent être appliquées en quantité moindre sur la fibre. Il en résulte une réduction des nuisances olfactives sur le lieu de travail et une diminution des émissions de composés organiques volatils dans les rejets gazeux.

Le tableau ci-dessous présente une comparaison des performances entre les produits alternatifs et conventionnels lors de la thermofixation de matières écrues.

Substance

Facteur d’émission

(g C/kg textile)

Concentration

(mg C/m³)

Produits conventionnels

Huiles minérales

10 à 16

500 à 800

Esters d’acide gras

2 à 5

100 à 250

Produits optimisés

Esters d’acides gras à encombrement stérique

1 à 2

50 à 100

Polyolesters

0,4 à 4

20 à 200

Polyéther/polyester 

ou polyéther/polycarbonates

0,2 à 1

10 à 50

Source : [179, UBA, 2001] , [77, EURATEX, 2000]

Remarques :
Adjonction d'agent de préparation : 2 % ; débit d'extraction : 20 m³ d’air/kg textile ; température de thermofixation : 190 °C ; temps de polymérisation : 1,5 min

Tableau 4.3 : Facteurs d’émission des agents de préparation et concentration en carbone organique correspondante dans les effluents gazeux

Les produits optimisés indiqués dans le tableau ci-dessus sont plus faciles à éliminer par lavage (consommations d’eau, d’énergie et de produits chimiques moins importantes) et ils sont en général caractérisés par un plus haut degré de biodégradabilité en comparaison avec les huiles minérales. Les composés à base de polyester/polyétherpolycarbonate ont en particulier une très bonne biodégradabilité en comparaison avec les huiles minérales. D'un autre côté, les esters d’acides gras à fort encombrement stérique représentent seulement une amélioration par rapport aux esters d’acides gras classiques en ce qui concerne les émissions dans l'air lors du traitement thermique (thermofixation). En effet, tout en étant moins volatils, ils sont plus difficilement biodégradables en raison de la ramification accrue de la chaîne.

Données opérationnelles

Filateur

Certains composants de la machine doivent être en acier de haute qualité en raison des éventuels problèmes de corrosion. Compte tenu des problèmes de compatibilité des produits à base de polyester ou de polyéther/polycarbonates avec les préparations conventionnelles hydrophobes, un nettoyage minutieux de l'équipement après utilisation est nécessaire.

Producteur d'étoffe

En raison de problèmes de compatibilité, l’équipement doit être nettoyé soigneusement (surtout dans le cas de produits auxiliaires à base de carbonate de polyester/polyéther). 

Ennoblisseur

Les procédés de pré-traitement doivent être adaptés aux nouvelles préparations. Dans certains cas, (par ex, avec des produits auxiliaires à base de polyester ou de polyéthercarbonate) les phases de lavage dans le pré-traitement peuvent être simplifiées, voire supprimées.

Interactions

Les nouveaux produits étant moins volatils, les émissions d’effluents gazeux sont moindres mais une quantité plus importante reste sur le tissu après la thermofixation et finit dans les eaux usées.

Cependant, les nouveaux produits étant appliqués en moins grandes quantités et étant d'une meilleure biodégradabilité, leur utilisation en remplacement présentera toujours des avantages [179, UBA, 2001] .

Applicabilité

Les agents de préparation peu émissifs sont applicables sur les fibres de polyester, polyamide 6.6, polyamide 6, viscose et leurs mélanges avec du polyester ou de la viscose. Cependant, l’applicabilité dépend du type de fibre et de l’usage particulier du produit final. Par conséquent, des essais spécifiques devront être effectués [179, UBA, 2001] .

La plupart du temps, les ennoblisseurs à façon ne reçoivent du fournisseur aucune information relative à la qualité des agents de préparation utilisés. Les agents de préparation usuels sont moins chers et les filateurs se préoccupent davantage des aspects économiques et de la performance d'une substance donnée dans le procédé de filage. Les problèmes environnementaux générés dans les procédés en aval (dans l’usine d'ennoblissement) ne font pas partie des priorités des filateurs.

Aspect économique

Il convient de prendre en considération les aspects économiques ci-dessous, qui affectent tous les intervenants de la filière du traitement textile [179, UBA, 2001] .

Filateur

Les produits auxiliaires à faible émission constituent des produits d'un prix élevé, qui peut être compensé par l’utilisation d'une quantité moindre.

Ennoblisseur

Les économies au niveau de l’équipement d’épuration des rejets gazeux, la simplification du traitement des eaux usées et la prévention de la production de déchets souillés par l'huile permettront de réduire les coûts d’investissement, d’entretien et d’élimination.

Des économies supplémentaires peuvent être réalisées avec des agents de préparation qui permettent la suppression totale ou partielle de la phase de lavage. De même, on peut également s'attendre à une meilleure fiabilité opérationnelle.

Enjeux

La réduction des charges dans les effluents gazeux émis par les agents de préparation (conformément aux réglementations nationales) et les économies d’eau de lavage sont les principales raisons qui incitent à utiliser des agents de préparation à faible émission.

Usines de références

Certains fabricants de fibres/fils et d'étoffes en Europe utilisent des agents de préparation à faible émission. Des exemples de fabricants de fibres/fils sont cités dans la liste ci-dessous [179, UBA, 2001] .

Inquitex S. A.
Via Augusta 158, 5a planta
E-08006 Barcelona

Nurel S. A.
P. delle Gracia 53
E-08007 Barcelona

Nylstar GmbH
Postfach 2209
D-24531 Neumünster

Nylstar CD Italy
Via Friuli 55
I-20031 Cesano Maderno (MI)

Textilwerke Deggendorf GmbH
Postfach 1909
D-94459 Deggendorf

Trevira GmbH & Co KG
D-60528 Frankfurt am Main

Unifi Textured Yarns Europe LTD.
Co. Donegal
Letterkenny, Ireland

Références bibliographiques

[77, EURATEX, 2000] , [179, UBA, 2001] .

4.2.2 Substitution des huiles minérales dans les lubrifiants en filature de laine

Description

Les huiles d'ensimage sont généralement enlevées lors du pré-traitement pour garantir une pénétration uniforme de la teinture et des apprêts et pour éviter toute réaction et précipitation entre eux. Dans le cas de la laine, les procédés dans l’usine d'ennoblissement étant d'abord des traitements au mouillé (lavage/lavage à fond), la présence de lubrifiants affecte essentiellement l'eau plutôt que les émissions dans l'air.

En filature de laine cardée et de fils de laine en mélange, où une quantité plus importante de lubrifiants est appliquée (en comparaison avec la laine peignée), les huiles d'ensimage (ainsi que les détergents utilisés dans le processus de lavage) peuvent contribuer jusqu'à 80 % de la charge en DCO (demande chimique en oxygène) dans les eaux usées de l'usine de teinture. [32, ENco, 2001] .

Auparavant, les lubrifiants à base d’huiles minérales étaient universellement utilisés dans le secteur de la laine. Ces substances ne peuvent pas être entièrement dégradées lors des traitements dans une station d'épuration biologique des eaux usées.

De plus, les formules des lubrifiants classiques en filature sont susceptibles de contenir des quantités variables de substances encore plus dangereuses, à savoir des hydrocarbures polyaromatiques et des éthoxylates d'alkylphénol (APEO) ou d'autres tensio-actifs "puissants" en tant qu'agents émulsifiants (voir aussi section 8.2).

Les huiles minérales ont maintenant été largement remplacées par des formules à base de glycols et cette tendance se poursuit. Les produits de substitution biodégradables sont facilement disponibles. [32, ENco, 2001] . Les composés d'APEO peuvent maintenant être également remplacés par des tensio-actifs moins problématiques.

Principaux avantages environnementaux

Elimination de l’huile minérale des eaux usées provenant du lavage et de la teinture, et des effluents reçus par les stations d’épuration.

L’emploi de formulations de lubrifiants de filature sans APEO permet de réduire la quantité de perturbateurs endocriniens susceptibles d’être toxiques dans le milieu récepteur.

Données opérationnelles

Dans le secteur du tapis, il est signalé que l’emploi de lubrifiants à base d’huile minérale a connu un déclin depuis quelques années, ce qui indique que le fil pour tapis de qualité commerciale peut être fabriqué sans utiliser d'huile minérale [32, ENco, 2001] . On suppose que ceci est valable pour le secteur du textile.

Interactions

Par rapport aux lubrifiants à base d’huile minérale, on peut observer une augmentation de la formation de mousse dans le traitement des eaux usées.

Il paraît évident que les lubrifiants à base d’huile minérale sont plus favorables à l’épuration sur site, que ne le sont des produits à base de glycol davantage solubles dans l’eau. Dans le cas d’un pré-traitement sur site, le choix du lubrifiant peut être crucial et les produits à base d’huiles minérales risquent de constituer un choix plus viable. D’autres recherches sont à effectuer. [32, ENco, 2001] .

Applicabilité

Les lubrifiants de filature sont appliqués au moment où les fibres sont mélangées. Les entreprises dont le procédé de fabrication comprend un traitement au mouillé, comme les filateurs et les entreprises intégrées ont les moyens de contrôler l’utilisation de ces produits en interne.

Les teinturiers à façon reçoivent du fil sur lequel le lubrifiant est déjà présent. Dans ce cas, il serait nécessaire de collaborer avec les clients en vue d’éliminer ces produits de la chaîne des approvisionnements. [32, ENco, 2001] .

Aspect économique

Il est difficile de prévoir les conséquences du remplacement d’un lubrifiant de filature par un autre. En effet, comme on le sait, il n’est pas aisé de mesurer avec précision la production de fil (la quantité de fil obtenue à partir d’une masse donnée de fibre brute) et d’infimes variations au niveau du rendement affectent sensiblement les aspects économiques de la production de fil. Le type de lubrifiant et le taux d’application peuvent avoir un impact significatif sur la production  [32, ENco, 2001] .

Enjeux

Législation sur l’environnement.

Usines de références

De nombreuses usines en Europe.

Référence bibliographique

[32, ENco, 2001]

4.2.3 Substitution des huiles minérales dans la fabrication de tricot

Description

La production de tricot exige une lubrification efficace des aiguilles et des éléments mécaniques du métier à tricoter. La quantité de lubrifiants varie en fonction de la technologie et de la vitesse de la machine.

Pendant la fabrication de l'étoffe, le fil entraîné par les aiguilles véhicule une partie du lubrifiant. Par conséquent, le tricot final peut contenir jusqu'à 4 à 8 % en poids de lubrifiants qui devront être enlevées pendant le pré-traitement.

Les huiles traditionnelles pour le tricotage (préparations à base d’huile minérale) ne peuvent être éliminées que par émulsion à l’aide de détergents, d’agents émulsifiants et d’agents anti-redéposition. Le processus est exécuté dans des conditions alcalines et à des températures comprises entre 80° et 100°C. La consommation d’eau est approximativement de 10 l/kg de tricot, et le temps nécessaire pour le processus est de 30 à 60 mn environ.

La technique proposée consiste à remplacer les lubrifiants traditionnels par des huiles hydrosolubles.

Avec les tricots en coton ou en mélanges coton et fibres synthétiques, ces huiles hydrosolubles peuvent être facilement enlevées par lavage à l’eau à 40ºC, ce qui permet de dégraisser et de blanchir l'étoffe en une seule phase, tout en gagnant du temps et en réalisant des économies d’énergie.

Les tricots composés de fibres synthétiques (par ex, en polyester ou en polyamide) sont souvent thermofixés avant d’être lavés. Si les huiles traditionnelles se trouvent sur le tricot, cela provoque une intense émission de fumées, et l’huile restante devient plus difficile à éliminer du tricot au cours des lavages successifs.

Egalement dans ce cas, il est souvent possible d’utiliser des huiles solubles à l’eau à la place des lubrifiants traditionnels et d’effectuer la phase de lavage avant la thermofixation. Le lavage s’effectue dans une unité de lavage à la continu très efficace (par ex de marque TVE-Escalé). Après cette étape, le tricot est envoyé vers la rame, puis il est teint, lavé et fini. De cette manière, les émissions gazeuses de la rame sont réduites.

Principaux avantages environnementaux

Contrairement aux lubrifiants classiques à base d’huiles minérales, les huiles hydrosolubles s’éliminent facilement du tricot. Cela permet de réduire les consommations d’eau, d’énergie et de produits chimiques, ainsi que le temps de traitement. De plus, ces huiles sont répertoriées comme étant biodégradables d’après le test OCDE 301C [295, Espagne, 2002] , et de ce fait les effluents produits sont adaptés au traitement dans une station d’épuration biologique des eaux usées.

Avec les tricots en synthétique, le lavage avant la thermofixation présente, entre autres avantages, celui de réduire de manière considérable les rejets gazeux issus de la rame sans nécessiter un équipement de réduction des émissions dans l'air.

Données opérationnelles

Les huiles de tricotage hydrosolubles décrites dans cette section produisent des émulsions qui restent stables pendant trois jours [295, Espagne, 2002] .

Interactions

A la condition que les huiles de tricotage solubles dans l’eau utilisées en remplacement des huiles conventionnelles soient biodégradables et que le tricot soit traité dans des machines de lavage à haut rendement, un avantage environnemental très net est obtenu.

Applicabilité

La technique est applicable aux installations existantes ainsi qu’aux nouvelles. Cependant, des problèmes de corrosion ont pu être constatés dans certaines installations existantes.

Les huiles hydrosolubles référencées conviennent aux tricots composés de fibres chimiques (artificielles, synthétiques, principalement en polyester et en polyamide, et leurs mélanges avec des fibres naturelles et synthétiques, dont l’élasthanne) et de fibres cellulosiques.

Néanmoins, étant donné que cette technique implique le contrôle direct par l'entreprise du type de lubrifiant utilisé durant le procédé de tricotage, sa mise en place peut être problématique pour les usines non-intégrées et en particulier pour les ennoblisseurs à façon. Dans ces cas, il serait nécessaire de collaborer avec les clients en vue d’éliminer ces produits.

Certains tricots synthétiques doivent être thermofixés avant le lavage. Dans ce cas, la "voie sèche" constitue une autre option : le tricot est soumis à la thermofixation avant le lavage et les fumées produites sont traitées dans un séparateur électrostatique avec récupération de l’huile. L'avantage est que l'huile récupérée peut être éliminée séparément, ce qui réduit la pollution des effluents aqueux. La récupération d’énergie constitue une autre caractéristique de cette technique. Pour plus de détails, reportez-vous à la section 4.10.9.

Aspect économique

Le bilan du coût total de cette technique est comparable à celui de la technique classique. Les huiles de tricotage solubles à l’eau référencées sont plus chères que celles à base d’huiles minérales, mais ce coût supplémentaire est compensé par une augmentation de la productivité et par une facilité d'épuration des effluents générés par le pré-traitement.

Enjeux

Les seuils définis par la législation environnementale pour les émissions dans l’air et dans l’eau encouragent la mise en place de cette technique.

Usines de références

Nombreuses usines.

Référence bibliographique

[295, Espagne, 2002] .

4.2.4 Sélection des agents d’encollage à performance environnementale améliorée

Description

Les produits d’encollage sont appliqués au fil de chaîne pour éviter une rupture du fil pendant le tissage. Pour les traitements ultérieurs, les agents d’encollage doivent être presque entièrement éliminés du tissu; ceci est effectué durant l’opération de désencollage, souvent avec une grande quantité d’eau et l’ajout de produits auxiliaires. Les effluents qui en résultent sont responsables non seulement d’une forte charge en DCO/DBO (environ de 30 à 70 % de la charge totale en DCO), mais aussi en substances difficiles à dégrader qui peuvent passer à travers le traitement final. Certains produits d'encollage peuvent être récupérés du bain de désencollage. Mais plus souvent, l’effluent est traité dans une station d'épuration des eaux usées.

Tout comme les techniques de faible apport telles que le pré-mouillage (voir section 4.2.5), la sélection ciblée des produits d'encollage peut également contribuer de manière significative à la réduction de l’impact environnemental de cette opération.

Les produits d'encollage à meilleure performance pour l’environnement doivent être :

très efficaces avec un faible apport,

faciles à éliminer du tissu,

facilement biodégradables ou bioéliminables (>80 % au bout de 7 jours d’après le test OCDE 302B ).

On sait maintenant que l'on peut trouver sur le marché des formules de produits d'encollage facilement biodégradables/bioéliminables qui couvrent tous les besoins. Les amidons modifiés, certains galactomannanes, l’alcool polyvinylique et certains polyacrylates répondent à cette exigence.

De plus, les polyacrylates de la toute dernière génération peuvent satisfaire toutes les conditions requises mentionnées ci-dessus. En premier lieu, l’utilisation de ces agents d'encollage synthétiques de haute efficacité à la place des habituels amidons modifiés permet de réduire la quantité d'agent d'encollage sans perte d’efficacité au niveau du tissage (dans certains cas, on a observé une meilleure efficacité du tissage). En deuxième lieu, les polyacrylates de la nouvelle génération sont faciles à enlever par lavage et peuvent être éliminés avec un peu d’eau et sans produits auxiliaires supplémentaires.

Les nouveaux polyacrylates peuvent s’appliquer en tant que produits d'encollage presque universels, pour toutes sortes de fibres. Parmi les exceptions, on trouve le filament de polyester et quelques traitements de finition spécifiques, où l’emploi de polyacrylates peut créer des problèmes de qualité. Par exemple, des problèmes techniques dans la phase d'apprêt se sont manifestés avec l’emploi de polyacrylates sur de la fibre de coton qui devait être soumise à un traitement de retrait [281, Belgique, 2002] .

Pour le coton, les polyacrylates sont appliqués en association avec d’autres agents d'encollage, en général l’alcool polyvinylique, afin d’augmenter la viscosité du système.

Principaux avantages environnementaux

L’application de produits d'encollage biodégradables/bioéliminables conduit à une réduction significative de la charge en DCO qui n’est pas dégradée après le passage dans la station d’épuration des eaux usées et qui se déverse dans le milieu naturel.

L’utilisation de produits d'encollage de haute performance, faciles à laver peut offrir d’autres avantages. L'utilisation dans des quantités plus faibles réduit la charge en DCO dans les effluents rejetés, tandis que le fait qu’ils s’éliminent facilement permet de réaliser d’importantes économies dans les consommations de produits chimiques, d’eau et d’énergie. Grâce aux performances accrues des machines à laver, de faibles quantités d’eau suffisent à enlever l'agent d'encollage, sans produits auxiliaires supplémentaires (par ex, des agents émulsifiants) ni cycles longs (consommation d’énergie moindre).

Non seulement les polyacrylates, l’alcool polyvinylique et les amidons modifiés sont biodégradables/bioéliminables, mais ils conviennent aussi aux techniques de récupération de l'agent d'encollage. Les nouveaux polyacrylates présentent en outre l’avantage supplémentaire de pouvoir être appliqués presque comme les produits d'encollage universels. Cela signifie qu’ils sont potentiellement faciles à réutiliser en tant qu'agents d'encollage dans les entreprises de tissage.

Données opérationnelles

La figure 4.3 montre les courbes de bioélimination de sept combinaisons de produits d'encollage à base d’amidons modifiés, de polyacrylates de la nouvelle génération, d’alcool polyvinylique et de certains galactomannanes (voir aussi "Usines de référence").

Figure 4.3 : Courbes de bioélimination selon le test de Zahn-Wellens modifié (EN 29888) de sept combinaisons de différents produits d'encollage qui sont bioéliminés à plus de 80 % après 14 jours
[179, UBA, 2001]

Les amidons modifiés peuvent s’éliminer à l’eau (moins facilement que les polyacrylates modifiés), sans nécessiter de désencollage enzymatique ou oxydant. Ils sont bioéliminables, mais ils provoquent des boues en quantité importante qui sont visqueuses, filamenteuses et difficiles à sédimenter.

L’alcool polyvinylique est facile à éliminer par lavage à un pH moyen et récupérable. Dans des conditions alcalines, il gonfle, devient très visqueux et difficile à enlever. L’alcool polyvinyle n’est biodégradable que dans des conditions spécifiques, telles que l’adaptation de la boue activée, des températures supérieures à 15°C et de faibles rapports pollution/micro-organismes (rapport F/M) (voir section 4.10.1). Dans des conditions alcalines, l’alcool polyvinylique présente des problèmes de sédimentation.

Comme mentionné plus haut, les nouveaux polyacrylates sont très performants avec des quantités plus faibles (voir tableau ci-dessous), ils s’enlèvent simplement à l’eau (pas besoin de désencollage enzymatique ou oxydant) et ils présentent également une forte stabilité aux alcalis (il est possible de blanchir le tissu directement, sans débouillissage préalable). Contrairement aux polyacrylates classiques, les nouveaux sont éliminés à plus de 90 % dans les conditions du test de Zahn-Wellens, y compris dans de fortes concentrations, par adsorption sur la boue activée. De plus, ils deviennent insolubles en formant des complexes avec le fer. De cette manière, ils peuvent être précipités presque entièrement avec juste une petite quantité d'agent de précipitation.

Recette classique

(amidon modifié, cire)

Recette alternative

(polyacrylate modifié, PVA, cire) ⁽¹⁾

Adjonction d'agent d'encollage

13 %

10 %

DCO (g O₂/100 kg fil de

chaîne)

17 800

11 550

DCO totale (t/an) ⁽²⁾

712

462

Réduction de charge

en DCO

-

35 %

Source: [179, UBA, 2001] avec référence au “Steidel, 1998”

Remarques :
(1) les conditions opératoires représentatives pour l'encollage des filés de fibres discontinues dans un métier à tisser à jet d’air à 650 duite/mn sont les suivantes : alcool polyvinylique = 7 kg ; acrylate modifié (liquide 25 %) = 7 kg ; cire = 0,4 kg ; volume du bain d'encollage = 100 l ; pression d'imprégnation = 20 kN ; vitesse d'encollage = 100 m/mn
(2) calculé sur une production annuelle de 4 000 t fil de chaîne

Tableau 4.4 : Réduction de la DCO après remplacement du produit d'encollage habituel par une recette alternative à base de polyacrylates

Interactions

L’application de produits d'encollage avec une bioéliminabilité/biodégradabilité plus élevée donne lieu à une quantité plus importante de boue à éliminer [179, UBA, 2001] . Cette boue peut être volumineuse, filamenteuse et difficile à sédimenter.

Applicabilité

Bien que l’application de recettes d'encollage améliorées soit techniquement faisable pour tous les ateliers d'encollage, compte tenu de l’organisation de la filière textile, il est difficile pour les usines non intégrées et en particulier pour les ennoblisseurs à façon, d'exercer une influence sur les usines de tissage en amont. [179, UBA, 2001] .

Aspect économique

Dans la plupart des cas, les combinaisons d'agents d'encollage biodégradables et bioéliminables ne sont pas plus chères que les produits qui ne répondent pas au critère requis de taux d’élimination élevé (>80 % après 7 jours selon le test OCDE 302 B) [179, UBA, 2001] .

Le tableau ci-dessous fournit des détails concernant en particulier l’application d'agents d'encollage synthétiques alternatifs à haut rendement, à base de polyacrylates.

Recette classique

(amidon modifié, cire)

Recette alternative

(polyacrylate modifié, PVA, cire) ⁽¹⁾

Coût pour les produits d'encollage (euros/an)

260 850

325 850

Rupture de fil de chaîne

(rupture de fil/10⁵ duites)

5,8

3

Economies grâce à la réduction des ruptures du fil (euros/an)

-

225 000

Total des économies (euros/an) ⁽¹⁾

-

160 000

Source : [179, UBA, 2001] avec référence à "Steidel, 1998"

Remarques :
⁽¹⁾ les économies de coûts sont calculées pour une usine de tissage représentative, travaillant 8 000 h/an (100 métiers à tisser, 310 duites/mn)

Tableau 4.5 : Comparaison entre des agents d'encollage conventionnels et ceux à haut rendement

Enjeux

En général, le besoin de réduire les charges en DCO rejetées et la préoccupation croissante de la protection de l’environnement (voir aussi l'Ecolabel européen) apparaissent comme étant les principales incitations motivant le choix de produits d'encollage biodégradables/bioéliminables [179, UBA, 2001] .

La sélection de produits d'encollage biodégradables/bioéliminables est également encouragée par les initiatives au niveau européen comme l’Ecolabel européen, OSPAR, etc.

De plus, le remplacement des recettes à base d'agents d'encollage conventionnels par des agents d'encollage hautement performants se justifie sur le plan économique dans les usines de tissage, surtout en association avec les techniques de pré-mouillage (voir section 4.2.5), qui peuvent réduire la consommation d'agents d'encollage d’1/3, voire plus.

Usines de référence

Les produits d'encollage améliorés sur le plan environnemental sont largement appliqués dans les usines de tissage.

UBA rapporte une initiative spontanée en Suisse de 20 usines de tissage. Sept formules différentes de produits d'encollage bioéliminables ont été développées (voir aussi figure 4.3) et sont actuellement appliquées, lesquelles peuvent couvrir toutes les différentes sortes de supports et de techniques de tissage. Celles-ci sont à base de [179, UBA, 2001] :

amidons et dérivés d’amidon,

certains polyacrylates,

alcool polyvinylique,

certains galactomannanes.

Références bibliographiques

[51, OSPAR, 1994] P003, P004, P005, P008, P047, [179, UBA, 2001] , [18, VITO, 1998] , [169, Commission Européenne, 2001] , [77, EURATEX, 2000] .

4.2.5 Minimisation de l’apport d'agents d'encollage par pré-mouillage des fils de chaîne

Description

Il est bien connu que dans les usines d'ennoblissement de coton, le procédé de désencollage représente 50 à 70 % de la DCO totale dans les eaux usées. La réduction de la quantité d'agent d'encollage appliquée sur le fil de chaîne pendant le traitement du tissu est l’une des techniques de prévention contre la pollution la plus efficace pour diminuer la charge organique provoquée par les produits d'encollage.

Le contrôle en ligne de l’ajout d'agent d'encollage et la technologie de pré-mouillage sont des options désormais applicables.

La technologie de pré-mouillage consiste à faire passer le fil de chaîne sous l’eau chaude avant le procédé d'encollage. Le fil de chaîne est trempé dans l’eau chaude (la pulvérisation d’eau chaude supplémentaire est possible), puis le surplus d’eau est extrait à l’aide d’un rouleau d'exprimage avant la phase d'encollage. Des systèmes à deux phases de trempage et d’exprimage sont également utilisés.

Le pré-mouillage permet un encollage plus homogène, une meilleure adhésion de l'agent d'encollage et une pilosité réduite du fil. D’après des analyses expérimentales, un effet "d'encollage à cœur" plus faible semble se produire. De ce fait, il est possible d'appliquer à la fibre une quantité d'agent d'encollage réduite, sans que cela nuise à l'efficacité du tissage. Dans quelques cas il est même possible d'observer une augmentation de cette efficacité.

Principaux avantages environnementaux

La quantité de produit d'encollage sur le fil étant réduite, celle évacuée dans l’eau pendant le pré-traitement est inférieure, avec des effets positifs immédiats sur la charge organique de l’effluent final.

Données opérationnelles

En fonction du réglage de l’ensouple d’ourdissage et du type de fil traité (par ex densité du fil, type de fibres dans le mélange), une réduction de l’apport d'agent d'encollage de 20 à 50 % environ est possible.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Le pré-mouillage a maintenant été testé dans la pratique sur tous types de fils en coton et les mélanges de coton/polyester et de viscose. On obtient de meilleurs résultats avec des fils d'un titre moyen à élevé. L’application est possible pour des lots de plus de 5 000 m (mieux si >10 000 m), à la fois pour des fils réalisés sur métiers à filer à anneaux et open end. Par contre, la technique n’est pas applicable aux petits lots (< 5 000 m), l'ajout ne pouvant pas être contrôlé de façon optimisée (souvent le cas des fils teints).

Des problèmes techniques peuvent être observés en relation avec la mesure et le contrôle efficaces des taux d'humidité élévés et l’étalonnage du dispositif de mouillage [281, Belgique, 2002] .

Les machines d'encollage existantes, équipées de deux bacs d'encollage, peuvent être transformées ou modernisées en utilisant le premier bac pour le pré-mouillage, le second servant à l'encollage.

Un pourcentage élevé de tissus en coton ennoblis en Europe est importé en provenance de pays hors Europe (par ex. l’Inde) où ces techniques de contrôle ne sont pas encore largement répandues. De ce fait, d’un point de vue pratique, cette mesure de prévention contre la pollution est plus facilement et plus rapidement applicable dans une entreprise intégrée que chez un façonnier.

Aspect économique

L’équipement d'encollage avec des bacs de pré-mouillage coûte approximativement de 25 000 à 75 000 euros de plus comparativement à l’équipement d'encollage sans section de pré-mouillage. Les coûts d’exploitation ne sont que très légèrement plus élevés dans la mesure où les dépenses supplémentaires pour l’eau de pré-mouillage sont compensées par la réduction de la consommation du bain d'encollage.

Une comparaison directe entre l'encollage avec et sans pré-mouillage (données opérationnelles d’une usine de tissage italienne) révèle des économies d’environ 27 %, une augmentation de la vitesse de la machine d'encollage d’environ 22 %, et une augmentation de la performance de tissage d’environ 0,2 % [179, UBA, 2001] .

Enjeux

Les économies au niveau des produits d'encollage, l’augmentation de la performance du tissage ainsi que la réduction de la charge des eaux usées (économies de dépenses environnementales) sont autant d'incitations pour la mise en place de la technologie de pré-mouillage.

Usines de référence

A l’échelle mondiale, environ 100 bacs de pré-mouillage ont été vendus par Benninger Zell GmbH, Zell, Allemagne. Près de 60 bacs de pré-mouillage de la société Deutsche Babcock Moenus Textilmaschinen AG, Mönchengladbach sont utilisés dans 40 usines. Un autre fournisseur de systèmes de pré-mouillage est la société Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH, Obertshausen, Allemagne [179, UBA, 2001] .

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001]

4.2.6 Utilisation de techniques permettant de réduire la quantité d'agents d'encollage sur la fibre (filature compacte)

Description

Normalement dans la filature à anneaux, après l'étirage un triangle de filature est généré. Au moment où les fibres passent le triangle de filature, elles n'ont pas été renforcées par la torsion. Une rupture du fil et l’augmentation de la pilosité peuvent se produire. Dans la filature compacte, les faisceaux de fibres sont comprimés en sortie du système d'étirage grâce à des dispositifs pneumatiques (application d'une faible pression) [179, UBA, 2001] en référence à "Artzt, 1995". Il en résulte une meilleure qualité de fil (meilleure résistance et élongation de la fibre, pilosité réduite, meilleure résistance à l’abrasion).

Principaux avantages environnementaux

En comparaison avec la filature à anneaux classiques, la filature compacte présente de meilleures propriétés de fonctionnement et moins de rupture de fil durant le tissage, même si l'apport d'agent d'encollage est réduite jusqu’à 50 %. Cela donne lieu à une diminution considérable de la charge dans les eaux usées lors du désencollage. Compte tenu de la pilosité réduite, l’application de paraffine sur les fils n’est plus nécessaire [179, UBA, 2001] .

Données opérationnelles

Aucune information à disposition.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

L’applicabilité est démontrée pour les fils de coton pur. Il convient de prendre en compte que l’aspect et les propriétés technologiques des filés provenant de la filature compacte (et les étoffes fabriquées avec ces derniers) sont différents de ceux des filés réalisés selon la méthode traditionnelle. La pilosité plus faible des fils constitue un effet indésirable dans le cas de la production de fils destinés aux tricots.

L’adaptation des métiers à filer existants est partiellement possible [179, UBA, 2001] .

Aspect économique

Des coûts supplémentaires pour la fabrication du fil sont compensés en partie ou en totalité par les économies réalisées dans les usines de tissage, compte tenu de la meilleure performance de tissage obtenue et de la réduction de l’ajout d'agent d'encollage. On s'attend à des frais réduits au niveau de l'ennoblissement (par ex., réduction des coûts de traitement des eaux usées en raison de la plus faible quantité de produits d'encollage).

Enjeux

Un fil de qualité supérieure et la possibilité de créer de nouveaux effets ou dessins sont les principales motivations pour installer des machines de filature compacte.

Usines de référence

Actuellement, environ 250 000 broches sont installées, pour la plupart en Italie ("ITV, 2001").

Les machines de filature compacte sont fabriquées par :

Rieter Textile Systems, CH-Winterthur

Zinser Textilmaschinen, D-Ebersbach

Spindelfabrik Süssen, D-Süssen

Références bibliographiques

[77, EURATEX, 2000] , [179, UBA, 2001]

4.2.7 Réduction des résidus d'ectoparisiticides organochlorés par la sélection des matières brutes

Description

Il se peut que dans certains pays, les ectoparasiticides organochlorés soient encore utilisés pour le traitement des moutons, soit légalement, soit illégalement. Les ectoparasiticides organochlorés sont toxiques pour l’environnement, persistants et bioaccumulables. Ils ont probablement des effets à long terme, comme la plupart ectoparasiticides dangereux que l'on trouve dans la laine. Plusieurs ectoparasiticides organochlorés sont également suspectés d'avoir des effets de perturbation endocrinienne.

Les ectoparasiticides organochlorés ne sont pas utilisés pour le traitement des moutons dans les principaux pays producteurs et exportateurs de laine. La laine de ces pays peut néanmoins contenir des pesticides organochlorés à l'état de traces correspondant à une contamination d'origine. Les autres pays fournisseurs de laine, où les ectoparasiticides organochlorés n’ont pas été éliminés, comprennent l'Argentine, la République Tchèque, la France, l'Espagne, la Turquie et les anciens états soviétiques. Aujourd’hui, l’origine géographique de la fibre est donc l’indication la plus fiable en ce qui concerne son éventuelle teneur en pesticides organochlorés.

Un certain nombre d’organisations tiennent à jour les informations sur la teneur en pesticides de la laine brute et de la laine lavée. Les fabricants peuvent utiliser ces informations pour éviter de traiter de la laine incertaine à moins que le fournisseur de la laine ne délivre un certificat d’analyse attestant que sa teneur en ectoparasiticides organochlorés est inférieure à 1 mg/kg. De la sorte, le marché de la laine contaminée sera perturbé et les producteurs de laine utilisant encore des ectoparasiticides organochlorés pour le traitement des moutons finiront par y renoncer. En l’absence d’informations, des échantillons doivent faire l'objet d'un test pour vérifier leur teneur en pesticides, mais cette option est plus coûteuse pour le fabricant.

Dans les usines de teinture de la laine, le lavage de la laine élimine une proportion importante des ectoparasiticides organochlorés présents dans la laine brute avec la graisse, constituant ainsi les déchets solides et liquides issus du lavage (voir sections 2.3.1.2 et 3.2.1). La laine lavée contient alors moins de 10 % des pesticides de la laine brute d'origine.

La laine qui est lavée jusqu'à l'obtention d'une faible teneur en graisse résiduelle devrait contenir les niveaux les plus bas en ectoparasiticides organochlorés. Cependant, il existe des limites pratiques à l’efficacité avec laquelle la laine peut être lavée et dans certains cas, il est conseillé de conserver un peu de lanoline sur la fibre pour favoriser le traitement mécanique ultérieur. La laine lavée avec une teneur en graisse résiduelle entre 0,4 et 1 % est généralement considérée comme optimale. Il est peu probable qu’une fibre avec une teneur en graisse résiduelle sensiblement supérieure à 1 % soit passée par une opération de lavage efficace, et les fabricants devraient éviter de l'utiliser, même en faible proportion dans un mélange, à moins que la teneur en pesticides ait été confirmée par analyse.

Principaux avantages environnementaux

Les émissions d'ectoparasiticides organochlorés dans les eaux usées provenant des opérations de lavage, de teinture et des apprêts de la laine ainsi que dans les stations d’épuration recevant les effluents textiles, seront réduites. Les concentrations en ectoparasiticides organochlorés dans les eaux de surface où sont rejetés les effluents traités et dans les boues d'épuration seront également en baisse.

L’efficacité des mesures de contrôle peut être appréciée à travers l’exemple anglais ci-après. Les effluents textiles traités par la station d'épuration de Dewsbury sont rejetés dans la River Calder à l’ouest du Yorkshire. Cette station traite les eaux usées de dix usines de teinture de fibres pour tapis de laine, de deux sociétés de lavage de la laine et d'un délaineur. La conformité des eaux de la rivière avec les normes de qualité environnementale de l'UE fait l'objet d'un contrôle régulier.

Le tableau 4.6 indique les concentrations (ng/l) dans l’eau de la rivière en aval de la station d’épuration selon les indications de l'organisme de contrôle ("Environnment Agency") sur deux années jusqu’en juin 2000. Ces données montrent que les mesures prises par les industriels textiles (entre autres) dans la zone de prélèvement suffisent à réduire les émissions d’ectoparasiticides organochlorés en-dessous de la limite de détection, et dans les limites des normes de qualité environnementale de l’UE.

Gamma

HCH ⁽¹⁾

Aldrine

Dieldrine

Endrine

DDT ⁽²⁾

Norme de qualité environnementale UE (ng/l)

100

10

10

5

25

Limite de quantification (ng/l)  

1,0

2,0

3.0

2.0

5.0

Nombre total d’échantillons analysés sur 2 ans jusqu’en juin 2000

27

24

27

27

23

Nombre d’échantillons > limite de quantification

19

0

2

0

23

Valeur maximale enregistrée (ng/l)

61

--

6,0

--

--

Valeur minimale enregistrée (ng/l)

3,0

--

4,0

--

--

Valeur moyenne enregistrée ⁽³⁾ (ng/l)

16,4

--

5,0

--

--

Nombre d’échantillons < Limite de quantification

8

24

25

27

23

Nombre d’échantillons Supérieur à EQS (Environmental Quality Standards)

0

0

0

0

0

Source : [32, ENco, 2001]

Remarques :
(1) Alpha et Béta HCH également enregistrés pour tous les échantillons < 1 ng/l.
(2) Somme des op-DDT et pp-DDT.
(3) Ces valeurs ignorent les résultats inférieurs à la limite de quantification. Si tous les résultats étaient pris en compte dans le calcul en utilisant la moitié de la limite de quantification comme estimation pour les valeurs < limite de quantification, les valeurs moyennes seraient 11,7 pour Gamma HCH et 1,7 pour la dieldrine.

Tableau 4.6 : Concentrations de pesticides organochlorés dans le fleuve River Calder en aval de la station d’épuration des eaux usées de Dewsbury (RU).  Données sur 2 ans jusqu’en juin 2000

Données opérationnelles

La présence d’ectoparasiticides organochlorés dans les eaux usées d’une usine dépend du mélange de fibres traitées à un moment donné ; elle risque donc d’être irrégulière. Dans la plupart des cas, les concentrations seront en dessous de la limite de détection analytique fiable. L’analyse d’effluents d’usine a donc peu de chance de fournir une estimation réaliste des rejets. Le contrôle de la présence d'ectoparasiticides organochlorés dans les matières brutes fournirait des moyens plus sûrs pour vérifier les teneurs à l'entrée et donc en sortie du procédé.

Actuellement, le test réalisé sur de petits lots individuels de fibres n’est pas viable. Cependant, un certain nombre de sources fournissent des informations sur la teneur moyenne en ectoparasiticides organochlorés des laines en provenance de différents lieux géographiques. Les fabricants devraient suivre de près les tendances sous-jacentes dans ces données afin d’éviter de traiter de la laine potentiellement polluée.

Interactions

On attend des effets positifs sur tous les milieux.

Applicabilité

Cette sélection peut être appliquée par tous les fabricants qui achètent leurs propres matières premières et par les usines d'ennoblissement et de lavage à façon avec la coopération de leurs clients.

Cependant, s'il devait être demandé aux usines de refuser des clients, elles devront être garanties d'être sur un pied d'égalité, c’est-à-dire que cette mesure soit adoptée et appliquée dans l'Union européenne toute entière.

Actuellement les usines britanniques réduisent leurs rejets de composés organochlorés connus pour être présents dans la laine en provenance de certaines sources, par un achat sélectif ou, si la source est incertaine, par la certification. Cette stratégie s’est révélée être un succès, en particulier dans le cas de sociétés qui achètent leurs propres matières premières. Plus loin dans la chaîne des approvisionnements, les entreprises à façon sont en mesure de contrôler la qualité des matières qu’elles réceptionnent, en demandant des informations aux fournisseurs.

Aspect économique

Le remplacement d’une source d'approvisionnement par une autre, sur la base de la teneur en pesticides, peut avoir pour l'industrie des implications majeures au niveau des coûts. Le maintien d'une activité rentable dépend en partie de l'équilibre entre ces deux facteurs et de l'achat de laine dont les spécifications techniques sont correctes (diamètre, longueur, couleur de la fibre, etc.), et ceci au prix financièrement le plus intéressant.

Pour les négociants et fabricants de rubans, le coût d'échantillonnage et d’analyse d’un lot de laine, disons, de 10 tonnes serait d’environ 200 euros, soit 0,02 euro/kg. Les lots de laine qui dépassent les limites risqueraient d’entraîner des problèmes logistiques coûteux. La solution pour l’importateur serait d’introduire des conditions appropriées dans le contrat et d’obtenir que la laine soit échantillonnée et analysée avant l’exportation du pays d’origine. L’échantillonnage sous assurance qualité, l’analyse et la certification seraient essentiels.

Ce coût devrait finir par se réduire à zéro, la technique ayant pour effet de décourager l’emploi d’ectoparasiticides organochlorés pour le traitement des moutons dans les pays producteurs de laine et on peut supposer que de moins en moins produisent de la laine susceptible d’être contaminée avec des ectoparasiticides organochlorés.

Enjeux

La prévention de la pollution de l'eau et des effets à long terme, la possibilité accrue d'un épandage sécurisé des boues dans l'agriculture et la réduction des ectoparasiticides organochlorés présents dans la laine brute constituent les enjeux importants.

Usines de référence

La sélection à l’achat de la laine pour contrôler les émissions d’ectoparasiticides organochlorés sont déjà pratiqués par les entreprises de lavage et les usines de teinture de la laine au Royaume-Uni.

CSIRO en Australie encourage les programmes de test et de certification, afin que les fabricants européens puissent acheter de la laine australienne en toute confiance.

Références bibliographiques

[32, ENco, 2001] , [187, INTERLAINE, 1999] , [97, CSIRO, 2000] , [202, Ian M. Russel, 2000] .

4.2.8 Réduction des résidus d'ectoparasiticides organophosphatés et pyréthroïdes synthétiques par la sélection des matières brutes

Description

D’autres composés, caractérisés par les ectoparasiticides organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques, utilisés légalement dans l’élevage, sont plus difficiles à substituer que les ectoparasiticides organochlorés. La présence de pesticides organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques dans les eaux usées de l’usine dépend du mélange de fibres traitées à un moment donné et risque, de ce fait, d’être très irrégulière. Les concentrations dans les eaux usées peuvent être en dessous de la limite de détection analytique fiable. Le contrôle de présence de pesticides organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques dans les matières brutes apportera un moyen plus réaliste pour l’analyse des teneurs à l'entrée et donc en sortie du procédé.

La laine de certaines provenances mineures est connue comme étant en grande partie dépourvue de résidus organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques, soit parce que ces substances ne sont pas disponibles dans ces pays, soit parce que le climat ou les pratiques locales s'opposent à leur utilisation. Les fibres de ces provenances sont disponibles en quantités réduites et les possibilités d’augmenter la production pour satisfaire la demande globale du marché sont limitées. Une substitution à grande échelle par l'utilisation de ces sources n’est pas considérée comme réalisable.

Dans les principaux pays producteurs de laine, les organismes compétents responsables de la production et de la promotion de la laine ont reconnu l’importance de réduire les résidus d'ectoparasiticides organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques par une bonne gestion du troupeau, par les procédures d’application contrôlées et par le respect des délais recommandés entre le moment du traitement du mouton et celui de la récupération de la laine. Au moment de cette rédaction, les programmes de coopération avec les principaux pays producteurs ont résulté en une réduction progressive de la moyenne de résidus de pesticides organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques dans la laine. Les producteurs continuent de développer ces stratégies qui peuvent, avec le temps, conduire à une disponibilité à grande échelle de lots de laine contenant peu de pesticides, éventuellement appuyés par une certification.

Les fabricants doivent encourager l'offre de laine contenant peu de résidus de pesticides par un dialogue permanent avec les pays les plus gros producteurs.

Principaux avantages environnementaux

Les émissions organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques dans les eaux usées provenant des opérations de teinture et d'apprêt, et dans les stations d’épuration qui traitent les effluents textiles seront réduites. Les concentrations de ces composés dans les eaux de surface dans lesquels les effluents traités sont rejetés et dans les boues d'épuration seront également en baisse.

Données opérationnelles

A l’heure actuelle, la sélection de la laine sur la base de la teneur en pesticides organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques n’est pas largement répandue. On pourrait dire, par conséquent, que nous ne disposons pas d’expériences opérationnelles directes au moment de la rédaction [32, ENco, 2001] . Cependant, le secteur intervenant par l’intermédiaire d’associations commerciales et d’organismes de promotion de la laine a influencé les industries de production de la laine des principaux pays producteurs à tel point que ces derniers ont pour la plupart mis en place des programmes de réduction des pesticides qui conduisent à une diminution progressive des concentrations moyennes sur une tonte de mouton.

Par exemple, en Australie, CSIRO Textile & Fibre Technology soutient actuellement un programme certifiant la faible teneur en résidus.

Les moyens requis pour atteindre une réduction de la concentration moyenne de la toison sont considérables mais l'efficacité de cette stratégie peut être illustrée par les données de ces dernières années sur la teneur moyenne en pesticides organophosphorés et pyréthroïdes synthétiques des tontes de mouton en Australie et en Nouvelle Zélande (voir figures ci-dessous).

Figure 4.4 : Résidus sur la toison de laine australienne de 1996 à 1999
[202, Ian M. Russel, 2000]

Figure 4.5 : Résidus moyens de pesticides sur la laine brute en Nouvelle-Zélande de 1994 à 2000
[32, ENco, 2001]

Interactions

Effets positifs prévisibles sur tous les milieux.

Applicabilité

Ces mesures peuvent être adoptées par tous les fabricants qui achètent leurs propres matières premières et par les façonniers en coopération avec leurs clients.

Aspect économique

Le prix de la laine exerce une influence significative sur tous les aspects économiques de la production de fil. Les filateurs, intégrés ou non, sélectionnent la laine à la fois en fonction de son prix et de ses qualités techniques. Le maintien d'une activité rentable dépend en partie d'un équilibre entre ces deux facteurs ainsi que de l'achat de la laine dont les caractéristiques sont correctes (diamètre, longueur, couleur de la fibre, etc.), à un prix financièrement le plus intéressant. Le remplacement d’une source d'approvisionnement par une autre, sur la base de la teneur en pesticides, peut avoir pour l'industrie des implications majeures au niveau des coûts [32, ENco, 2001] .

Références bibliographiques

[32, ENco, 2001] , [97, CSIRO, 2000] , [202, Ian M. Russel, 2000] .

4.3 Sélection et substitution des produits chimiques utilisés

4.3.1 Sélection des colorants et produits auxiliaires textiles selon leur impact dans les rejets aqueux

Description

Au cours des 15 dernières années, différents programmes portant sur l'évaluation écotoxicologique et les classifications des produits ont été développés. Il s'agit de la méthodologie d'évaluation générale néerlandaise aux Pays-Bas (concept RIZA), du système SCORE au Danemark, du concept BEWAG en Suisse et du projet TEGEWA mis au point en Allemagne par l'industrie, en collaboration avec les autorités.

Trois d'entre eux, à savoir le programme TEGEWA, le système SCORE et la méthodologie d'évaluation générale, ont été proposés respectivement par les membres allemands, danois et néerlandais du TWG, au titre des techniques à prendre en considération pour la détermination des MTD. Ces trois méthodes sont présentées dans la section 13 (extraits des documents).

Principaux avantages environnementaux

Ces trois méthodes sont considérées par les proposants comme des outils utiles, permettant à l'utilisateur de sélectionner les colorants et les produits auxiliaires suivant leurs impacts écotoxicologiques. Par conséquent, on s'attend à en tirer des avantages indirects pour la qualité de l'eau, bien qu'il soit difficile de les quantifier/évaluer.

Selon TEGEWA, l'introduction de la méthode en Allemagne en 1998 a généré une réduction de la consommation des produits de la classe III (produits "à fort impact pour les eaux usées", conformément au schéma de classification TEGEWA), comme le montre le tableau ci-dessous.

Nombre

Quantité (t/an)

Quantité (%)

1997

1998

1999

2000

1997

1998

1999

2000

1997

1998

1999

2000

Classe I

2821

3020

3242

3164

98446

105983

102578

104406

63

67

75

77

Classe II

1499

1485

1358

1258

29972

29422

23321

22103

19

18

17

16

Classe III

460

417

358

297

27574

23830

10231

9206

18

15

8

7

Total

4780

4922

4958

4719

155992

159235

136130

135715

100

100

100

100

Tableau 4.7 : Produits auxiliaires textiles vendus en Allemagne de 1997 à 2000 : nombre, quantité et pourcentage de produits auxiliaires textiles des classes I, II, III, selon TEGEWA
[179, UBA, 2001]

Interactions

Probablement aucune, sous réserve des remarques ci-dessous :

UE/OSPAR ont fixé des critères pour la sélection et la hiérarchisation des produits chimiques. Il se peut que les conclusions des critères UE/OSPAR ne soient pas entièrement en accord avec les conclusions tirées des classifications proposées.

l'évaluation d'un danger ne prend en considération que les propriétés spécifiques du produit et non le risque réel ou la charge totale dans l'effluent. Il est essentiel de faire la différence entre un danger et un risque. Le risque est fonction du danger et de l'exposition à ce dernier. Si l'un de ces facteurs est égal à zéro, le risque est également nul. Inversement, l'exposition élevée (par exemple, en ce qui concerne la quantité, la fréquence d'utilisation, le degré d'épuisement, etc.) à un produit peu dangereux peut présenter un plus grand risque qu'un produit plus dangereux. Le danger et l'exposition font partie intégrante de l'évaluation des risques (qui est prise en compte par la politique de l'Union européenne). Le contrôle et la maîtrise des risques découlant de l'usage de produits chimiques ne peut être obtenu que par la réalisation d'une évaluation des risques [102, ETAD, 2001] .

il est important que les étapes de fabrication et les informations  sur l'appartenance d'un produit à une classe de dangers donnée restent transparentes, afin de permettre une évaluation critique des résultats obtenus par les utilisateurs (à la fois l'industrie et les autorités).

Applicabilité

Du point de vue de l'utilisateur/ennoblisseur textile, la mise en œuvre de la méthode TEGEWA n'exige pas le déploiement de ressources particulières, puisque les fabricants de produits chimiques assurent la classification de leurs produits.

A l'inverse, la mise en œuvre du système SCORE danois implique que les autorités et les sociétés consacrent les heures de main d'œuvre nécessaires à la constitution du système. Une fois que la société s'est ralliée au système, environ 25 à 50 heures/an seront nécessaires pour assurer la maintenance de ce dernier [192, APE du Danemark, 2001] .

L'utilisation massive de ce type d'outil, au niveau européen, dépend du degré d'acceptation de la méthode par les parties concernées (à savoir l'industrie et les autorités nationales).

Aspect économique

Selon les proposants, aucun problème économique majeur n'a été rencontré en Allemagne ou au Danemark, où les deux méthodes de classification sont déjà en application.

Enjeux

Requête émanant des autorités [192, APE du Danemark, 2001] .

Usines de références    

Le programme TEGEWA est appliqué en Allemagne depuis 1998, tandis que la mise en œuvre du système SCORE fait partie des prescriptions environnementales pour l'industrie du textile et de l'habillement à Ringkjobing au Danemark. 

Références bibliographiques

[192, APE du Danemark, 2001] , [37, TEGEWA, 2000] , [179, UBA, 2001]

“Lepper, 1996”
Lepper, P.; Schönberger, H.
Konzipierung eines Verfahrens zur Erfassung und Klassifizierung von Textilhilfsmitteln
Abschlussbericht FKZ 10901210 zu einem Forschungsvorhaben im Auftrag des Umweltbundesamtes (1996) - nicht veröffentlicht

"TEGEWA, 1998"
Noll, L.; Reetz, H.
Gewässerökologisch orientierte Klassifizierung von Textilhilfsmitteln
Melliand Textilberichte 81 (2000) 633-635

"TVI-Verband, 1997"
Verband der deutschen Textilveredlungsindustrie, TVI-Verband, D-Eschborn
Auto-engagement officiel publié, relatif à la classification des produits auxiliaires textiles selon leur importance pour les eaux usées, 27.11.1997 (1997)

4.3.2 Concept du facteur d'émission (émissions dans l'air)

Description

Le concept du facteur d'émission concerne les émissions de carbone organique volatil et de substances dangereuses potentiellement décelés dans les effluents gazeux provenant de la thermofixation, du procédé Thermosol, de l'imprégnation et de la fixation des agents d'apprêt. Le concept a été mis au point en Allemagne par les autorités publiques (au niveau national et celui des états fédéraux), en coopération avec l'association allemande de l'industrie de l'ennoblissement (TVI-Verband) et TEGEWA "LAI, 1997".

Le principe fondamental de ce concept est basé sur le fait, que dans la plupart des cas, les émissions générées par chacun des constituants élémentaires présents dans les formulations de produits auxiliaires sont additives. Il en résulte que le potentiel d'émission de chaque recette peut être calculé sur la base de facteurs d'émission donnés pour les composants élémentaires présents dans la formulation (pour certains composants, toutefois, le lien entre l'émission et les paramètres du procédé est plus complexe).

Il s'avère nécessaire de faire la distinction entre :

un facteur d'émission basé sur la substance et,

un facteur d'émission basé sur le support textile.

Conformément à la description précédente dans la section 3.3.3.5.6, le facteur d'émission basé sur la substance (fs ou fc) est défini comme étant la quantité de substances (organiques ou inorganiques) en grammes, susceptible d'être libérée dans des conditions définies du procédé (temps et température de polymérisation et type de support) à partir d'un kilogramme de produit auxiliaire. Il existe deux types de facteurs d'émission basés sur la substance : 1) fc, qui indique l'émission totale générée par les substances organiques présentes dans la formulation, exprimée en carbone organique ; 2) fs, qui indique l'émission attribuable à des substances organiques spécifiques toxiques ou cancérigènes ainsi qu'aux composés inorganiques, tels que l'ammoniac et l'acide chlorhydrique, etc., présents dans la formulation.

En Allemagne, où la méthode est appliquée à grande échelle, les facteurs d'émission basés sur la substance sont indiqués à l'ennoblisseur par le fournisseur de produits auxiliaires, en plus de l'information communiquée dans les fiches de données de sécurité. Les facteurs sont basés sur des mesures effectuées, des calculs ou des conclusions faites par analogie (selon le guide TEGEWA pour le calcul des facteurs d'émission spécifiques à une substance) [287, Allemagne, 2002] .

Le facteur d'émission basé sur le support textile (WFc ou WFs) est défini comme étant la quantité en grammes de substances organiques et inorganiques susceptible d'être libérée  pour des paramètres définis du procédé (temps et température de traitement, et type de support) à partir d'un kilogramme de textile traité avec une formulation de produits auxiliaires donnée. Le facteur d'émission spécifique au support textile peut être calculé sur la base des facteurs d'émission des composants individuels de la formulation/recette (Fc ou Fs), de leur concentration dans le bain (FK) et du taux d'emport. Le tableau 3.44 présente un exemple de calcul du facteur d'émission basé sur le support textile.

Après avoir calculé les facteurs d'émission WFc/s basés sur le support textile, ceux-ci peuvent être comparés aux valeurs limites de ces mêmes facteurs (qui se réfèrent à un débit d'extraction de 20 m³ air/kg de matière textile) fixées par les autorités environnementales.

Principaux avantages environnementaux

Le concept peut être considéré comme étant un système destiné à contrôler et à limiter les émissions gazeuses provenant de l'ennoblissement textile. Le facteur d'émission basé sur un agent auxiliaire permet de prédire les émissions d'une recette donnée à partir des facteurs d'émission de chaque constituant. Par ce biais, l'opérateur connaît les émissions avant de mettre en œuvre son procédé. Il peut ainsi se concentrer sur le produit et sur la préparation du procédé, en minimisant les émissions à la source, par exemple en réduisant la quantité de produits auxiliaires ou en sélectionnant ceux ayant un moindre impact.

Données opérationnelles

Les facteurs d'émission des principaux produits auxiliaires sont présentés dans l'annexe IV.

Il convient de procéder régulièrement (au moins une fois par an) au calcul des émissions gazeuses engendrées par les recettes/formulations destinées à l'ennoblissement en se servant des facteurs d'émission basé sur le support textile, en particulier avant l'utilisation d'une nouvelle recette ou lors d'une modification des composés d'une recette existante.

Les indications ci-après sont le reflet des valeurs d'émissions gazeuses relatives à un débit de 20 m³ air/kg support textile applicables en Allemagne, qu'il est possible de respecter grâce au concept des facteurs d'émission :

pour les substances nocives, telles que les substances toxiques présumées être cancérigènes : une concentration totale = 0,4 g/kg de support textile, avec un flux horaire massique provenant de l'ensemble de l'usine de 0,1 kg/h ou plus.

pour les substances cancérigènes : une concentration totale de 0,02 g/kg de support textile, avec un flux horaire massique provenant de l'ensemble de l'usine de 2,5 g/h ou plus.

autres substances organiques : une concentration totale = 0,8 g C/kg de support textile, avec un flux horaire massique provenant de l'ensemble de l'usine de 0,8 kg C/h ou plus.

L'ensemble des substances de la classe I (3.1.7 de la TA-Luft) dépassant 500 ppm dans la formulation des produits auxiliaires doivent faire l'objet d'une déclaration. En plus, une information sur les substances classées sous le numéro 2.3 de la TA-Luft (substances cancérigènes) supérieures à 10 ppm est obligatoire ("TA-Luft, 1986").

Les substances ou préparations classées comme étant cancérigènes, mutagènes ou toxiques à la reproduction dans le cadre de la directive 67/548 CEE modifiée par les directives 1999/33/CE et 2000/33/CE, assignées ou nécessitant la mention des phrases de risque R45, R46, R49, R60, R61, devront être remplacées autant que faire ce peut, et dans le délai le plus court possible, par des substances ou préparations moins nocives.

Interactions

Probablement aucune.

Toutefois, à titre d'observation générale, il faut garder à l'esprit que la difficulté d'accès aux informations rend difficile l'utilisation de facteur d'émissions, à moins qu'elles ne soient entièrement rendues publiques [281, Belgique 2002] .

Applicabilité

Le concept du facteur d'émission peut être appliqué de façon générale dans les usines textiles. Il est particulièrement adapté aux installations réalisant les traitements d'apprêt chimique ainsi que les procédés Thermosol.

Cette méthode est largement utilisée en Allemagne, où elle est acceptée par les autorités environnementales. Dans d'autres pays, l'application du concept du facteur d'émission dépend entièrement des pouvoirs nationaux compétents.

Aspect économique

Cela entraîne un coût négligeable pour l'ennoblisseur textile, correspondant au temps de calcul des facteurs d'émission des recettes d'ennoblissement utilisées au sein du procédé. Une sélection correcte des produits auxiliaires à faible taux d'émission peut considérablement diminuer les coûts engendrés par le traitement des rejets gazeux.

Enjeux

Un calcul préalable des émissions permet à l'ennoblisseur de prendre des mesures pour être en conformité avec les valeurs limites d'émissions fixées par les autorités environnementales.

En Allemagne, où le concept du facteur d'émission est accepté par les autorités environnementales, la possibilité qu'offre cette méthode d'éviter ou de réduire les coûts élevés liés aux analyses effectuées sur les effluents gazeux (calcul préalable), constitue une incitation importante en faveur de sa mise en œuvre.

Usines de référence

De nombreuses usines en Allemagne.

Bibliographie

[179, UBA, 2001] .

4.3.3 Substitution des éthoxylates d'alkylphénol (et autres tensio-actifs dangereux)

Description

De nombreux tensio-actifs soulèvent des problèmes en matière d'environnement en raison de leur faible biodégradabilité, leur toxicité (y compris celle de leurs métabolites) et leur potentiel d'action en tant que perturbateurs endocriniens.

Les éthoxylates d'alkylphénol (APEO) font couramment l'objet d'inquiétudes, en particulier les éthoxylates de nonylphénol (NPE), souvent contenus dans les formulations de détergents et de nombreux autres produits auxiliaires (par exemple les dispersants, émulsifiants, huiles de filature).

Les éthoxylates d'alkylphénol sont eux-mêmes supposés être des perturbateurs endocriniens provoquant une féminisation du poisson mâle. Toutefois, ce qui est plus important, ils produisent des métabolites qui sont supposés être bien plus puissants en tant que perturbateurs endocriniens que les composés apparentés. Parmi ces derniers, les octylphénols et nonylphénols sont les plus puissants. Le nonylphénol est repris dans la liste OSPAR des substances dangereuses prioritaires ainsi que dans la Directive-cadre CE sur l'eau, ce qui implique que tout rejet doit être progressivement supprimé.

Les éthoxylates d'alkylphénol peuvent être présents dans les formulations des agents auxiliaires en tant que substances actives principales ou en tant qu'additifs en faible pourcentage. Dans les deux cas, il existe des produits de substitution. Les éthoxylates d'alcool (AE) constituent la principale alternative, mais d'autres tensio-actifs, facilement biodégradables, ont également été développés.

En ce qui concerne d'autres tensio-actifs problématiques, il existe souvent des produits de substitution facilement biodégradables ou bioéliminables dans la station d’épuration des eaux usées, et qui ne génèrent pas de métabolites toxiques.

Conformément aux études disponibles sur la biodégradation (OCDE 301 A-F), des substances sont considérées être facilement biodégradables si l'on obtient, sous 28 jours, les niveaux ci-après :

pour les tests basés sur le carbone organique dissous (par exemple, les tests OCDE 301 A, 301 E) : une réduction de COD (carbone organique dissous) ³70 % ou

pour les tests basés sur un appauvrissement d'oxygène ou la génération de dioxyde de carbone (par exemple, le test OCDE 301 B) : ³ 60 % (de la valeur maximale théorique).

Des substances sont considérées être bioéliminables si l'on obtient les niveaux ci-après : 

test OCDE 302 B : une réduction de COD ³ 70 % après 28 jours ou

test OCDE 302 B : une réduction de COD ³ 80 % après 7 jours, si la substance est traitée dans une installation contenant un "inoculant" adapté.

L'ennoblisseur doit être capable de sélectionner les produits les moins dangereux sur la base des informations fournies par le fabricant sur les fiches de données de sécurité des produits.

Principaux avantages environnementaux

L'utilisation de produits auxiliaires exempts d'APEO produit une réduction de la quantité de perturbateurs endocriniens potentiellement toxiques dans le milieu récepteur. De plus, le remplacement de tensio-actifs non bioéliminables facilitera l'épuration des effluents.

Données opérationnelles

Les sites utilisant exclusivement des produits auxiliaires exempts d'APEO ne font état d'aucune difficulté opérationnelle ou de traitement [32, ENco, 2001] .

Pour la substitution d'APEO dans les détergents, les nouvelles formulations de lavage préconisent de les utiliser dans des concentrations similaires à celles des formulations classiques [180, Espagne, 2001] .

Selon d'autres sources (par exemple [187, INTERLAINE, 1999] ), les AE sont des détergents légèrement moins efficaces que les APEO, ce qui signifie que des concentrations et des taux d'alimentation plus élevés risquent d'être nécessaires pour obtenir des effets équivalents. Des études réalisées dans le secteur du lavage de la laine démontrent que les usines utilisant des éthoxylates d'alkylphénol employaient en moyenne 7,6 g de détergent par kilogramme de laine brute (dans une fourchette de 4,5 à 15,8 g/kg), tandis que les utilisateurs d'éthoxylates d'alcool consommaient en moyenne 10,9 g de détergent par kilo de laine brute (dans une fourchette de 3,5 à 20 g/kg).

Interactions

Aucun effet environnemental défavorable n'est à mentionner.

L'apparition de mousse dans l'eau des rivières est possible, dans le cas où des quantités suffisantes de tensio-actifs passent sans être traitées dans la station d'épuration ou restent  présentes sous forme de métabolites partiels avec des propriétés tensio-actives résiduelles. Toutefois, la formation de mousse est typique d'un grand nombre d'autres tensio-actifs, y compris les APEO.

Applicabilité

La substitution de tensio-actifs s'applique généralement à toutes les installations de procédés au mouillé nouvelles et existantes. Toutefois, aussi longtemps que l'utilisation de tensio-actifs "puissants" dans les agents destinés à la préparation des fibres et des fils persiste, une grande partie de tensio-actifs potentiellement dangereux se retrouvant dans les effluents des procédés au mouillé ne pourra être maîtrisée par l'ennoblisseur.

Pour les APEO, il convient de noter que ces tensio-actifs sont également largement utilisés au cours de procédés par voie sèche (par exemple  comme lubrifiants dans la filature à sec, dans la production de viscose destinée aux usages techniques). Dans ces cas, la substitution est possible, mais onéreuse, et ne constitue pas une priorité. En effet, à ce niveau la présence d'APEO peut être considérée comme étant un problème moins critique, étant donné que le tensio-actif n'entre pas dans la ligne de traitement au mouillé.

Aspect économique

Le prix des éthoxylates d'alcool est de 20 à 25 % plus élevé que celui des APEO. Le fait qu'ils s'avèrent être moins efficaces peut en outre augmenter les coûts d'exploitation par rapport à ceux des APEO. Toutefois, les usines qui passent des APEO aux AE s'attachent plus probablement à optimiser leur utilisation [187, INTERLAINE, 1999] .

Une usine britannique de lavage, qui a réalisé le remplacement en 1996, est citée à titre d'exemple. L’estimation du coût annuel de l'utilisation de détergents a évolué de 84 700 euros à 103 600 euros, soit une augmentation d'environ 1,09 euros par tonne de laine produite. Au cours des dernières années, le coût des APEO a été sensiblement réduit en passant de 1 000 euros/tonne (1997/98) à 700 euros/tonne (1999). Il en résulte que l'augmentation des coûts inhérents à l'utilisation d'éthoxylates d'alcool peut être encore plus importante [187, INTERLAINE, 1999] .

D'une manière générale, bien que les coûts pour des formulations optimisées du point de vue environnemental soient comparables, ils peuvent, dans quelques cas, être sensiblement plus élevés que ceux des produits traditionnels. Toutefois, l'ennoblisseur a habituellement tendance à accepter les coûts supplémentaires associés à l'utilisation de produits plus écologiques, en particulier si l'équilibre environnemental général est pris en considération [179, UBA, 2001] .

Enjeux

L'application de dispositions réglementaires au niveau national et européen ainsi que les recommandations PARCOM et les projets d'écolabélisation constituent les principales incitations.

Usines de référence

Il existe de nombreuses usines dans le monde entier.

Références bibliographiques

[187, INTERLAINE, 1999] , [32, ENco, 2001] , [179, UBA, 2001] , [180, Espagne, 2001] , [51, OSPAR, 1994] en se référant plus spécialement à P010, P011, P012, [61, L. Bettens, 1999] .

4.3.4 Sélection d'agents complexants biodégradables/bioéliminables présents dans les procédés de pré-traitement et de teinture

Description

Les agents complexants sont utilisés pour piéger les cations alcalino-terreux responsables de la dureté de l'eau et les métaux de transition sous forme ionique, afin d'éviter leur effet préjudiciable, en particulier dans les procédés de pré-traitement (par exemple la catalyse de la décomposition du peroxyde d'hydrogène), mais aussi pendant les opérations de teinture.

Les polyphosphates (par exemple le tripolyphosphate), les phosphonates (par exemple l'acide 1-hydroxyéthane 1,1-diphosphonique) et les acides amino-carboxyliques (par exemple l'EDTA, le DTPA et le NTA) (voir figure ci-dessous) constituent les agents séquestrants représentatifs. 

Figure 4.6 : Structure chimique de quelques agents complexants azotés ou phosphorés
[179, UBA, 2001]

Les principaux problèmes associés à l'utilisation de ces composés sont liés à leur teneur en azote et phosphore, leur élimination ou dégradation biologique souvent limitée et leur tendance à former avec les métaux des complexes stables, ce qui peut entraîner une remobilisation des métaux lourds (voir également section 8.5).

L'utilisation d'eau douce pour éviter la présence de fer et de cations alcalino-terreux dans l'eau de process et les techniques décrites dans la section 4.5.6 constituent des alternatives à l'utilisation d'agents complexants pour différentes applications (telles que le blanchiment au peroxyde d'hydrogène, le rinçage après teinture en colorants réactifs du coton par exemples).

Si l'on utilise des agents complexants, les polycarboxylates ou les acides polycarboxyliques substitués (par exemple les polyacrylates et les copolymères d'acides acrylique et maléique), les acides hydroxy-carboxyliques (par exemple les gluconates, les citrates) et quelques copolymères d'acide acrylique-gluconique constituent de bonnes alternatives aux agents séquestrants traditionnels. Aucun de ces produits ne contient d'atome N ou P dans sa structure moléculaire. Les acides hydroxy-carboxyliques et les copolymères d'acides acrylique-gluconique sont facilement biodégradables.

Figure 4.7 : Structure chimique de quelques agents complexants sans atome d'azote ou de phosphore
[179, UBA, 2001]

Le meilleur agent complexant (au sens technique, économique et environnemental) est celui qui offre le meilleur compromis entre son impact écologique et son efficacité, sans effet néfaste en teinture (démétallisation des colorants).

L'efficacité est mesurée comme étant la capacité de complexer les cations alcalino-terreux, la capacité de dispersion et l'aptitude à stabiliser le peroxyde d'hydrogène.

Du point de vue environnemental, les facteurs suivants doivent être pris en considération :

la biodégradabilité,

la bioéliminabilité,

la remobilisation de métaux lourds,

la teneur en azote (potentiel d'eutrophisation),

la teneur en phosphore (potentiel d'eutrophisation).

Le tableau 4.8 présente une évaluation qualitative des propriétés environnementales des principaux d'agents, tandis que le tableau 4.9 fournit une analyse des aspects relatifs à leur efficacité.

Propriété  environnementale

EDTA, DTPA

NTA

Poly-phosphate

Phosphonates

Poly-carboxylates

Acide hydroxy-carboxylique

Copoly-

mères-gluconiques

Biodégradabilité

Non

Oui

minéral

Non ⁽¹⁾

Non

Oui

Oui

Bioéliminabilité

Non

-

-

Oui ⁽²⁾

Oui

-

-

Teneur en N

Oui

Oui

Non

Non

Non

Non

Non

Teneur en P

Non

Non

Oui

Oui

Non

Non

Non

Remobilisation de métaux lourds  

Oui

Non

Non

Non

Non

Non

Non

Source: [179, UBA, 2001]

Remarques :
(1) [179, UBA, 2001] selon "Nowack, 1997"
(2) dégradation photocatalytique sous UV

Tableau 4.8 : Evaluation des impacts environnementaux des agents complexants commercialisés

Principaux avantages environnementaux

La substitution d'agents complexants traditionnels par les produits mentionnés ci-dessus, apporte les effets positifs ci-après :

une réduction de l'eutrophisation dans le milieu récepteur,

une amélioration de la biodégradabilité de l'effluent final,

une réduction du risque de remobilisation de métaux lourds dans les sédiments.

Données opérationnelles

Les agents complexants sont utilisés dans différents domaines de la chimie textile. Les recettes et les techniques d'application sont donc spécifiques à chaque procédé. Toutefois, les produits optimisés mentionnés ci-dessus s'utilisent de façon similaire aux agents complexants classiques.

Les taux de bioélimination/biodégradation pour quelques produits du commerce dont la structure moléculaire est dépourvue des éléments P et N sont les suivants :

copolymère d'acides acrylique-gluconique : facilement biodégradable, (OCDE 301 F, minéralisation : 100 % ; DCO = 194 mg/g ; DBO₅ = 40 mg/g) ("CHT, 2000")

copolymère d'acides acrylique-gluconique : facilement biodégradable : (OCDE 301C ; DCO = 149 mg/g) ("Stockhausen, 2000")

acide hydroxy-carboxylique : bioéliminable (OCDE 302 B, élimination : 92 % ; DCO = 144 mg/g ; DBO₅ = 51 mg/g) ("CHT, 2000")

carboxylates : bioéliminables (OCDE 302B, élimination > 90 % ; DCO = 280 mg/g; DBO₅ = 125 mg/g) ("Petry, 1998")

polysaccharides modifiés : facilement biodégradables (OCDE 301E, biodégradabilité : 80 % ; DCO = 342 mg/g; DBO₅ = 134 mg/g) ("Clariant, 2000").

Traité en station d'épuration des eaux usées dans des conditions de nitrification (OCDE 302B, élimination 98 % DCO = 370 mg/g ; DBO₃₀ = 270 mg/g – "BASF, 2000") le NTA est biodégradable. Des études récentes ont démontré que si le NTA joue un rôle dans la remobilisation de métaux lourds dans les sédiments aquatiques, celui-ci est mineur [280, Allemagne, 2002] . Les phosphonates ne sont pas biodégradables mais bioéliminables, et ils ne contribuent pas à la remobilisation de métaux lourds (voir également section 8.5).

Interactions

En prenant pour référence l'application d'agents complexants traditionnels, il n'y a aucune interaction inquiétante. Pour les agents complexants à base de polyacrylate, la teneur en monomère résiduelle dans le polymère doit être prise en compte (à noter que d'autres secteurs utilisent également en grande quantité des acrylates en tant qu'adjuvants de tensio-actifs, ce qui, par conséquent, présente pour les stations d'épuration des eaux usées une surcharge plus significative que celle des effluents textiles).

Applicabilité

Les agents complexants décrits dans cette section peuvent être utilisés dans les procédés à la continu et en discontinu. Toutefois, l'efficacité des différents produits doit être étudiée lors du remplacement d'agents complexants classiques par des produits à moindre impact environnemental (se reporter au tableau ci-dessous).

Propriété

EDTA, DTPA

NTA

Poly-phosphate

Phosphonate

Poly-carboxylates

Acide hydroxy- carboxylique

Copolymères-gluconiques

Adoucissement

+

+

+

++

+

0

+

Dispersion

-

-

0

+

+

-

+

Stabilisation du

peroxyde

+

-

-

++

0

-

+ (produits spéciaux)

Déminéralisation

++

+

0

++

0

0

0

Source : [179, UBA, 2001]

Remarque : l'efficacité accroît dans l'ordre suivant :   -, 0, +; ++

Tableau 4.9 : Efficacité d'agents complexants

Aspect économique

Les coûts pour les composés dépourvus d'éléments N et P, en particulier pour les copolymères acryliques-gluconiques sont comparables à d'autres produits sans azote et phosphore, bien que des quantités plus importantes puissent être nécessaires dans certains cas [179, UBA, 2001] .

Enjeux

L'application de dispositions réglementaires aux niveaux national et européen ainsi que les recommandations PARCOM et les projets d'écolabélisation constituent les principales incitations.

Usines de référence

De nombreuses usines du monde entier utilisent des agents complexants sans azote ni phosphore. La consommation de polycarboxylates est sensiblement plus importante que celle des copolymères acryliques-gluconiques et des acides hydrocarboxyliques [179, UBA, 2001] .

Références bibliographiques

[61, L. Bettens, 1999] , [169, European Commission, 2001] , [179, UBA, 2001] , en se référant à :

"CHT, 1999"
Chemische Fabrik Tübingen, D-Tübingen
Material Safety Data Sheet (1999)

"CHT, 2000"
Chemische Fabrik Tübingen, D-Tübingen
Product information (1999)

"Clariant, 2001"
Clariant, D-Lörrach
Material Safety Data Sheet (2001)

"Stockhausen, 2000"
Stockhausen, D-Krefeld
Material Safety Data Sheet (2000)

"Petry, 1998"
Dr. Petry, D-Reutlingen
Material Safety Data Sheet (1998)

4.3.5 Sélection d'agents anti-mousse à performance environnementale améliorée

Description

Une formation de mousse excessive entraîne une teinture non uniforme du fil ou du tissu. Il existe une tendance à la surconsommation d'agents anti-mousse, étant donné que l'on favorise de plus en plus les procédés à grande vitesse et à hautes températures, la réduction de la consommation d'eau, et les équipements et procédés à la continu. L'application d'agents anti-mousse se pratique habituellement au cours du pré-traitement, de la teinture (en particulier avec des machines de teinture type Jet où la formation de mousse est importante due au brassage vigoureux) et pendant les opérations d'ennoblissement, mais on les utilise également pour les pâtes d'impression.

Les produits insolubles dans l'eau et à faible tension de surface conviennent pour fournir un effet anti-mousse. Ils déplacent les tensio-actifs générateurs de mousse de l'interface air/eau. Néanmoins, les agents anti-mousse contribuent à la charge organique dans l'effluent final. Par conséquent, leur consommation devra être réduite en premier lieu. Les dispositions qui peuvent être prises à cet effet sont les suivantes :

l'utilisation d'installations Air-Jet à rapport de bain court, où le bain n'est pas agité par la rotation de l'étoffe,

la réutilisation des bains de traitement (voir section 4.6.22).

Toutefois, ces techniques ne sont pas toujours applicables et ne permettent pas d'éviter complètement l'utilisation d'agents anti-mousse. Par conséquent, il est important de sélectionner des produits auxiliaires ayant une performance environnementale améliorée. Les agents anti-mousse sont souvent à base d'huiles minérales (hydrocarbures). La présence de polluants HAP doit également être prise en considération si la formulation contient des huiles faiblement raffinées.

Les produits environnementalement améliorés sont exempts d'huiles minérales et se caractérisent par des taux de bioélimination élevés.

Les ingrédients actifs classiques de produits alternatifs sont les silicones, les esters d'acide phosphorique (en particulier les phosphates de tributyle), les alcools à haut poids moléculaire, les dérivés fluorés et les mélanges de ces composants.

Principaux avantages environnementaux

L'utilisation d'anti-mousses exempts d'huile minérale minimise la charge en hydrocarbures dans les effluents, qui est souvent limitée par les réglementations nationales/régionales. Ces agents anti-mousse alternatifs ont une DCO spécifique plus faible et un taux de bioélimination plus élevé que les hydrocarbures. Par exemple, un produit à base de triglycérides d'acides gras et d'éthoxylates d'alcools gras (DCO = 1 245 mg/l ; DBO₅ = 840 mg/l) présente un degré de bioéliminabilité supérieur à 90 % (déterminé dans le test Zahn-Wellens sous une forme modifiée conformément à la méthode d'essai OCDE 302 B ou à la norme EN 29888) [179, UBA, 2001] .

En ce qui concerne les émissions gazeuses dues à la substitution de composants à base d'huiles minérales, il est possible de réduire les émissions COV au cours des procédés à haute température (provoquées par le transfert d'agents anti-mousse sur l'étoffe après les opérations au mouillé).

Données opérationnelles

Les anti-mousses exempts d'huiles minérales peuvent être utilisés d'une manière similaire aux produits conventionnels. Les produits silicones étant hautement efficaces, il est possible de réduire considérablement la quantité nécessaire.

Interactions

Il convient de tenir compte de ce qui suit :

Les silicones ne peuvent être éliminés dans les eaux usées que par des procédés abiotiques. En outre, au-delà de certaines concentrations, les huiles silicones sont susceptibles de gêner le transfert et la diffusion de l'oxygène dans la boue activée.

Les phosphates de tributyle dégagent une odeur intense et sont fortement irritants.

Les alcools d'une masse moléculaire élevée dégagent une odeur intense et ne peuvent pas être utilisés dans les bains chauds.

Applicabilité

Il n'y a pas lieu de faire état d'une quelconque restriction particulière en ce qui concerne l'application de formulations exemptes d'huiles minérales. Toutefois, il convient de garder à l'esprit l'efficacité de divers produits alternatifs [179, UBA, 2001] .

L'utilisation d'agents anti-mousses à base de silicones comporte le risque de voir apparaître des taches de silicone sur le textile, et des dépôts de silicone dans les machines [179, UBA, 2001] .

Pour certains secteurs, des restrictions d’utilisation de silicones doivent être prises en considération. A titre d'exemple, des restrictions ont été mises en place dans l'industrie automobile, interdisant la présence de silicones dans les automobiles et les textiles destinés à cette industrie.

Aspect économique

Le coût des produits exempts d'huiles minérales est comparable à celui des produits traditionnels [179, UBA, 2001] .

Enjeux

La réduction de la teneur en hydrocarbures dans les effluents constitue la principale raison en faveur du remplacement d'agents anti-mousse à base d'huiles minérales.

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe. Il existe différents fournisseurs d'agents anti-mousse exempts d'huiles minérales.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] se référant à :

"Dobbelstein, 1995"
Optimierung von Textilhilfsmitteln aus ökologischer Sicht. Möglichkeiten und Grenzen
Nordic Dyeing and Finishing Conference 20.05.1995, F-Hämeenlinna

"Petry, 1999"
Dr. Petry GmbH, D-Reutlingen
Material Safety Data Sheet

4.4 Lavage de la laine

4.4.1 Utilisation de circuits intégrés d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse

Description

Selon la description qui en a déjà été faite dans la section 2.3.1.1 (voir figure 2.4), une usine de lavage de la laine qui fonctionne selon le mode opératoire à contre-courant, génère normalement trois effluents liquides résiduels, à savoir :

un flux riche en impuretés provenant des fonds des bacs de lavage,

un flux d'impuretés d'une concentration plus faible provenant des fonds des bacs de rinçage,

un flux riche en graisse provenant de la surface du premier bac de lavage ou du réservoir latéral de ce dernier, qui reçoit le bain extrait de la laine au moment où elle quitte le bac à travers le foulard d'exprimage.

Tous ces effluents peuvent être partiellement dépollués et recyclés vers le lavage, grâce à des circuits de récupération de la graisse et d'élimination des impuretés.

Il n'existe aucun consensus sur la meilleure façon de faire fonctionner ce(s) circuit(s). Quelques usines préfèrent traiter séparément le flux riche en impuretés et celui riche en graisse, tandis que d'autres regroupent les deux flux en réalisant un traitement par étape en premier lieu pour l'élimination des impuretés et ensuite pour la récupération de la graisse.

La récupération de la graisse se fait par des centrifugeuses à plateau. Dans le cas d'une récupération de graisse et d'élimination des impuretés séparées plutôt que séquentielles, des hydrocyclones protègent généralement les centrifugeuses contre les effets d'abrasion. La centrifugeuse génère en première étape la graisse avec une faible quantité d'eau, qui constitue ce que l'on appelle la "crème". Cette "crème" passe normalement dans une centrifugeuse secondaire, qui génère trois phases : supérieure, inférieure et intermédiaire. La phase supérieure est constituée de graisse anhydre, qui peut être vendue en tant que sous-produit. La phase inférieure présente une forte teneur en impuretés et doit être renvoyée vers l'entrée du circuit de récupération des impuretés ou vers la station d'épuration des eaux usées. La phase intermédiaire est appauvrie à la fois en graisse et en impuretés et peut être entièrement ou partiellement recyclée vers le lavage, au niveau du premier bac. Une part de la phase intermédiaire peut être évacuée vers l'installation de traitement des effluents.

Pour l'élimination des impuretés, il est possible de faire appel aux décanteurs par gravité, aux hydrocyclones ou aux décanteurs centrifuges - ou à une combinaison de ces méthodes.

Dans les usines disposant de plus d'une ligne de lavage, les équipements d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse sont normalement mis en commun.

Si dans le cas des laines de qualité fine ou extra fine, la production est assurée dans une installation équipée d'une extraction continue et séparée des boues, le circuit de récupération de la graisse permet également l'élimination des fragments d'impuretés très fins, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un circuit d'élimination des impuretés séparé.

Principaux avantages environnementaux

L'installation de circuits d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse permet :

une réduction de la consommation d'eau allant de 25 % au minimum à plus de 50 % au maximum, en prenant comme point de référence la consommation d'eau d'une installation traditionnelle à contre-courant (soit entre 5 et 10 l/kg de laine brute) ; 

une réduction de la consommation d'énergie équivalente à la quantité d'énergie thermique du bain recyclé (la température du bain est généralement supérieure à 60ºC) ;

la production d'un sous-produit de valeur : la graisse de la laine ;

une réduction de la consommation de détergents et d'adjuvants proportionnelle aux économies de consommation d'eau obtenues ;

la transformation des impuretés en suspension en boue pelletable ;

une réduction de la charge (substances à demande en oxygène et matières solides en suspension) véhiculée vers la station d'épuration des effluents, ce qui se traduit par une réduction de la consommation d'énergie et de produits chimiques nécessaires au traitement des eaux usées. Cette réduction est proportionnelle au taux obtenu d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse.

Données opérationnelles

Les usines de lavage d'une capacité de 15 000 à 25 000 tonnes de laine brute par an, qui utilisent des circuits d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse, devront être en mesure d'atteindre, pour la plupart des types de laine, une consommation d'eau spécifique nette de 2 à 4 l/kg de laine brute. Aussi bien, les laveurs de laine grossière que ceux de qualité fine concernés par l'enquête atteignent d'ores et déjà ces chiffres. Toutefois, les données disponibles sont insuffisantes pour définir si ces performances s'appliquent également aux laveurs de laine de qualité extra fine.

La quantité de graisse récupérée par les sociétés ayant fait l'objet de l'enquête, vendable sous forme de sous-produit, se situe entre 10 et 35 g/kg de laine brute. La meilleure performance d'un laveur de laine de qualité fine est quasiment de 35 g/kg de laine brute, celle d'un laveur de laine grossière étant d'environ 13 g/kg. Ces taux de récupération représentent environ 25 % de la graisse que l'on estime être présente dans la laine lavée.

Il existe probablement une quantité maximale de graisse pouvant être récupérée par centrifugation, celle-ci étant déterminée par le rapport entre la graisse hydrophobe et celle moins hydrophobe (graisse supérieure et graisse oxydée) présentes dans la laine lavée [187, INTERLAINE, 1999] .

Interactions

Les impuretés et une partie de la graisse non récupérée sous forme de sous-produit peuvent être entraînées en tant que polluant de l'eau vers le sol.

Applicabilité

Cette mesure s'applique à toutes les installations de lavage de la laine nouvelles et à la plupart des installations existantes.

Pour les usines lavant du poil ou des laines donnant de faible rendement de graisse de qualité inférieure, la mesure risque de ne pas être une affaire intéressante du point de vue économique.

La concentration en DCO des effluents résultant du circuit d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse peut être trop élevée pour les installations de traitement aérobie sur site. La mise en place d'un traitement par coagulation/floculation ou d'un traitement biologique anaérobie préalablement à l'installation biologique aérobie devrait surmonter ce problème.

Aspect économique

Un calcul de l'avantage économique net par tonne de laine brute peut être fait sur la base des hypothèses reprises dans le tableau 4.10. Les coûts unitaires se réfèrent à la situation britannique au moment de l'étude. Par conséquent, ils ne peuvent être pris qu'à titre indicatif pour examiner les conditions européennes.

Avantages par tonne de laine brute produite

Coût unitaire

Economie d'eau : 4 m³

0,68 euro /m³ d'eau du réseau

Economie d'énergie : 836,8 MJ (a)

0,00245 euro /MJ

Economie de détergent : 1 kg

1,40 euro /kg

Economie d'adjuvant : 1 kg

0,27 euro /kg de Na₂CO₃

Traitement des eaux usées évité : 4 m³

0,53 euro /m³ d'eau évacuée   (b)

Enlèvement de boue évité : environ 150 kg (poids net)   

0,041 euro /kg de boue (poids à l'état humide)

Graisse produite destinée à la vente :

32,5 kg (laveurs de laine de qualité fine)

13    kg (laveurs de laine grossière)

2 euro /kg de laine brute(c)

(toutefois très variable)   

Source [187, INTERLAINE, 1999] excepté (c), Communication personnelle IM. Russell

Remarques :
(a) L'économie d'énergie pour chauffer l'eau à la température de traitement de 60°C peut être estimée à 209,2 MJ par m³ d'eau économisée (en utilisant le chauffage direct au gaz avec un rendement de 90 %).
(b) Coût au Royaume-Uni (1999), en examinant uniquement les coûts de l'installation. Dans un cas réel, il convient de prendre en compte l'énergie, les produits chimiques, la main-d'œuvre,  etc.

Tableau 4.10 : Estimation des avantages économiques liés à l'installation de circuits intégrés d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse.

On estime que le coût de l'installation de circuits d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse d'une usine produisant 15 000 à 25 000 tonnes/an de laine brute se situe entre 400 000 et 800 000 euros selon la nature, la qualité et la capacité du système spécifique retenu. Le temps de retour sur investissement de l'installation, sans tenir compte des avantages financiers au niveau de la réduction des coûts d'évacuation des effluents, devrait se situer entre 2 et 4 ans [187, INTERLAINE, 1999] .

Enjeux

Les avantages financiers constituent l'enjeu principal pour les usines de taille moyenne et grande, en particulier celles produisant des laines de qualité fine (avec une haute teneur en graisse). Ils résultent des économies d'eau, d'énergie, de l'épuration des eaux usées et des produits de la vente de la graisse de laine. Les coûts d'immobilisation élevés, les importants frais d'entretien et la complexité constituent des éléments dissuasifs.

Usines de référence

De nombreuses usines partout en Europe (voir également l'enquête à laquelle se réfère le chapitre 3).

4.4.2 Utilisation de circuits intégrés d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse en combinaison avec l'évaporation des effluents et l'incinération des boues

Description

La technique implique le traitement en circuit fermé des effluents provenant du lavage de la laine par évaporation des rejets et incinération de la boue avec récupération d'eau et d'énergie. Ainsi, le système intégral de la gestion des effluents et des déchets est parfaitement intégré au circuit d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse s'appliquant au procédé de lavage (décrit dans la section 4.4.1).

Autant qu'il est possible de le déterminer, il n'existe actuellement dans le monde qu'une seule usine utilisant cette technique. Il s'agit de l'usine N mentionnée dans l'enquête présentée dans le chapitre 3 [187, INTERLAINE, 1999] (voir l'illustration schématique du système de gestion des effluents et des déchets ci-dessous). Par conséquent, les caractéristiques du système, tel qu'il est appliqué par l'usine de référence, servent de base à la description de cette technique.

Figure 4.8 : Illustration schématique du système de gestion des effluents et des déchets dans l'usine N
[187, INTERLAINE, 1999]

L'usine N dispose de huit lignes de lavage. Le rejet des bacs de rinçage suit un traitement biologique par aération dans une série de bassins circulaires de 5 000 m³. La boue activée est évacuée dans un décanteur et partiellement renvoyée dans le premier bassin d'aération. La boue excédentaire est traitée dans un épaississeur et, après déshydratation dans un décanteur centrifuge, elle est finalement destinée à l'épandage agricole.

L'effluent chargé provenant du lavage est envoyé dans un décanteur. La boue riche en impuretés ou en sable issue du fond du réservoir fait l'objet d'une déshydratation dans un décanteur centrifuge puis est, soit utilisée dans la fabrication de briques, soit mise en décharge. La phase riche en graisse provenant de la surface du réservoir est amenée vers les centrifugeuses, où s'effectue la séparation de la graisse. La phase intermédiaire des centrifugeuses retourne vers le lavage et la phase du fond (contenant les impuretés) est envoyée vers l'installation d'évaporation.

L'installation comprend un évaporateur à flux descendant à sept étages, chauffé à la vapeur. La vapeur utilisée pour le chauffage est générée dans une chaudière qui utilise la chaleur provenant des déchets de l'incinérateur. Cette chaudière alimente également une turbine de production d'électricité. Le système combiné évaporateur/incinérateur/chaudière est auto-thermique, toute l'énergie récupérée provenant de l’incinération de la boue.

Le condensat de l'évaporateur est traité dans une colonne de stripping vapeur pour éliminer l'ammoniac, passe ensuite dans un bioréacteur aérobie à lit fixe, qui élimine les composés odorants résiduels et 90 % des ectoparasiticides volatiles à la vapeur, avant le recyclage de l'eau vers le procédé de lavage, au niveau du rinçage. L'ammoniac est utilisé dans un réacteur catalytique pour réduire la teneur en NOx des rejets gazeux de l'incinérateur.

Le concentrat de l'évaporateur entrant dans l'incinérateur possède une valeur calorifique de 9,5 MJ/kg et sa combustion est auto-suffisante (aucun apport de combustible provenant de sources extérieures). La température de l'incinérateur en régime établi est de 1 200°C pour détruire les dioxines et benzofurannes polychlorés. L'énergie contenue dans les rejets gazeux est utilisée pour chauffer la chaudière. L'élimination des cendres volantes présentes dans les gaz de fumées de la chaudière est assurée grâce à un système de filtres à manches. L'extraction des cendres volantes s'opère à l'eau pour récupérer les carbonates de sodium et de potassium sous forme d'une solution, qui est utilisée en tant qu'adjuvant au lavage. Les cendres extraites et les cendres liquides solidifiées en provenance de l'incinérateur sont mises en décharge.

Principaux avantages environnementaux

En plus des avantages environnementaux qu'il est possible d'obtenir par l'utilisation d'un circuit d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse, la technique préconisée permet d'autres réductions de :

la charge organique rejetée dans l'environnement (voir tableau 4.11) ;

la consommation d'eau, grâce au recyclage de l'eau après l'évaporateur. Dans l'hypothèse d'une consommation de 4 à 6 l/kg de laine brute en tant que meilleure performance pouvant être réalisée par une société utilisant des circuits d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse haute capacité, une réduction supplémentaire de la consommation d'eau de 70 à 75 % est susceptible d'être obtenue. (l'usine N déclarait une consommation nette d'eau de 1,31 l/kg de laine brute) ;

la quantité de boue à évacuer. Le procédé d'évaporation combiné à l'incinération de la boue génère 20 g de cendres par kg de laine brute. Les boues (75 g/kg de laine brute, poids à l'état sec) proviennent du circuit d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse et du traitement biologique des effluents de rinçage. Dans d'autres sociétés, où la boue n'est pas incinérée, la quantité générée avoisine les 185 g/kg de laine brute (poids à l'état sec), comme par exemple, dans l'usine L (voir chapitre 3, section 3.2.1).

La performance environnementale de l'installation à l'usine N a été décrite en détail [1] . L'installation a été mise en place par étapes sur une période de 13 ans, allant de 1982 à 1995. En 1982, le décanteur et l'équipement de récupération de cire de laine ont été installés. En 1987, l'installation de traitement biologique aérobie des effluents a été mise en service et a été utilisée à cette époque pour traiter les effluents chargés issus du lavage. En 1988, a eu lieu la construction de l'installation d'évaporation/incinération, qui est utilisée depuis cette date pour les effluents chargés du lavage, seule l'eau de rinçage étant traitée dans l'installation biologique aérobie. Par la suite, des améliorations ont porté sur le bioréacteur à lit fixe pour éliminer dans le condensat recyclé par l'évaporateur, les odeurs et les ectoparasiticides volatiles, puis sur la colonne de stripping de l'ammoniac utilisée pour éviter le recyclage d'ammoniaque dans le condensat, réduisant ainsi les niveaux d'ammoniaque et de nitrate dans les effluents après traitement dans l'installation biologique aérobie. Parallèlement, l'usine a commencé à utiliser l'ammoniac pour réduire les NOx dans les rejets gazeux de la chaudière et à filtrer les gaz au moyen de filtres à manches (en remplacement d'un épurateur par lavage) pour éliminer les cendres volantes, réduisant ainsi les émissions dans l'air et les émissions de sels de sodium et de potassium dans l'eau.

Les tableaux ci-après indiquent la performance de ces différentes étapes d'améliorations et de compléments d'équipements pour les émissions dans l'eau, l'air et le sol. Les chiffres sont liés à la consommation de laine brute.

Unité (1)

1982
Décantation, récupération de graisse

1987
Installation biologique aérobie

1992
Evaporateur, incinérateur

1995
Améliorations

DCO

g/kg

74

21

1,1

1,1

DBO

g/kg

32

1,4

0,03

0,03

NH₄, NO₃, NO₂

g/kg

15

8,4

1,3

0,3

Phosphates

g/kg

0,13

0,13

0,13

0,02

AOX

mg/kg

88

18

3,2

3,2

Total

Ectoparasiticides

mg/kg

2,0

1,2

0,01

0,01

Source: [187, INTERLAINE, 1999]

Remarques :
(1) les chiffres sont liés à la consommation de laine brute

Tableau 4.11 : Emissions dans l'eau de l'usine N, 1982-1995, comprenant une installation combinée d'évaporation et d'incinération des boues

Paramètre

Unité

Concentration
Niveau réel en 1994

Monoxyde de carbone    

mg/Nm³

env. 10

Total poussières

mg/Nm³

5

Total carbone

mg/Nm³

<10

Composés inorganiques du chlore,

comme le HCl

mg/Nm³

6

Composés inorganiques du chlore,

comme le HF

mg/Nm³

0,9

SOx

mg/Nm³

<10

NOx

mg/Nm³

180

Cd+Ti

mg/Nm³

0,0001

Hg

mg/Nm³

0,001

Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V+Sn

mg/Nm³

0,013

PCDD

ng/Nm³

0,02

Pesticides

µg/Nm³

<0,1

Ammoniac

mg/Nm³

<30

Odeurs

UO/Nm³

<2

Source : [187, INTERLAINE, 1999]

Tableau 4.12 : Emissions gazeuses de l'incinérateur de l'usine N

Déchets solides

Unité

(l)

1982
Décantation, récupération de graisse

1987

Installation biologique aérobie

1992

Evaporateur, incinérateur

1995

Améliorations

vers la mise en décharge

g/kg

615

585

207

108

vers l'épandage   

g/kg

0

31

100

200

Source : [187, INTERLAINE, 1999]

Remarque :

(1) les chiffres sont liés à la consommation de laine brute

Tableau 4.13 : Déchets solides de l'usine N, 1982-1995, comprenant une installation combinée d'évaporation et d'incinération des boues

Données opérationnelles

Une usine telle que celle-ci nécessite une surveillance considérable. En effet, tous les paramètres repris dans les tableaux ci-dessus doivent faire l'objet d'un contrôle régulier  [187, INTERLAINE, 1999] .

Interactions

Les effets indésirables ne devraient se manifester qu'en cas de fonctionnement incorrect de l'installation. Bien que l'installation soit autosuffisante en matière d'énergie, elle utilise une grande quantité d'énergies thermique et électrique produites par elle-même et génère du CO₂. Toutefois, la transformation du carbone contenu dans le concentrat issu de l'évaporateur en CO₂ est préférable à sa conversion en méthane dans une décharge [187, INTERLAINE, 1999] .

Applicabilité

L'accessibilité à cette "solution complète" aux problèmes des effluents provenant du lavage de la laine et à la gestion des déchets est limitée pour les installations existantes par un certain nombre de considérations [187, INTERLAINE, 1999] :

l'aspect économique - le coût d'investissement très élevé et les importants frais d'exploitation - rendent probablement le système inaccessible à l'ensemble des laveurs, à l'exception du plus grand (avec 65 000 tonnes par an, la capacité de traitement de l'usine N représente presque le double de tout autre laveur européen) ;

la technologie est très complexe, et pour beaucoup de laveurs la compétence nécessaire est au-delà de leurs possibilités, car il est indispensable de trouver et d'employer un ingénieur qui possède la compétence et l'expérience techniques requises ;

l'espace occupée par l'installation est importante et de nombreux laveurs ne disposent vraisemblablement pas sur leur site actuel de l'emplacement nécessaire.

L'usine N a proposé de faire bénéficier de son expérience d'autres laveurs qui envisagent la mise en place d'une installation similaire, ce qui est susceptible d'augmenter l'accessibilité en évitant aux autres usines de passer par l'étape d'apprentissage qui a débuté pour l'usine N en 1982 et est toujours en cours, bien que tous les développements décrits ci-dessus furent en place avant la fin de 1995 [187, INTERLAINE, 1999] .

Aspect économique

En complément aux économies réalisables grâce au circuit d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse (voir section 4.4.1), le recyclage du condensat de l'évaporateur permet d'économiser le coût de l'eau et celui du traitement des effluents rejetés. 

L'usine N signalait que sa mise de fonds en 1995 pour les améliorations environnementales réalisées depuis 1982 s'était élevée à 64 millions DM (33 millions d'euros) et que le coût d'exploitation annuel de l'installation est de 10 millions DM (5 millions d'euros). En dépit de la grande taille de l'usine et des économies d'échelle, ses coûts de gestion des effluents et des déchets par tonne de laine traitée sont les plus élevés de toutes les usines, excepté ceux des plus petits laveurs de l'enquête [187, INTERLAINE, 1999] .

Enjeux

On suppose que les dispositions réglementaires locales et nationales sévères concernant les émissions dans l'air et dans l'eau ont constitué une incitation forte pour l'usine N [187, INTERLAINE, 1999] .

Usine de référence

Usine N.

A notre connaissance, cette usine est la seule au monde utilisant cette technique combinée d'évaporation des effluents et d'incinération des boues sur un même site.

Références bibliographiques

[187, INTERLAINE, 1999]

4.4.3 Réduction de la consommation d'énergie des installations de lavage de la laine

Description

Le lavage de la laine constitue un procédé à forte consommation d'énergie. La mise en place d'un circuit de récupération des impuretés et des graisses permet les économies d'énergie les plus importantes pour le procédé de lavage de la laine grâce à la réduction des effluents (et des pertes de chaleur qui en découlent) vers la canalisation ou vers l'installation de traitement des effluents sur site. Un échangeur de chaleur récupère la chaleur sur l'installation de traitement des impuretés et des graisses.

Chacune des mesures suivantes permet de réaliser d'autres économies [187, INTERLAINE, 1999] :

la mise en place, sur les bacs de lavage, de capots pour éviter les pertes de chaleur par convection ou évaporation. Toutefois, cette modification est parfois difficile à réaliser sur des installations existantes ;

l'optimisation de la performance du dernier foulard d'exprimage pour améliorer l'élimination mécanique de l'eau de la laine avant que celle-ci n'entre dans le séchoir. Les presses utilisées pour l'exprimage de la laine sont normalement équipées de cylindres inférieurs en acier et d'un cylindre supérieur poreux. Traditionnellement, le cylindre supérieur était en acier, recouvert d'un ruban (fibres disposées dans le sens de la longueur) de laine croisée (laine grossière). Plus récemment, celui-ci a été remplacé par un ruban d'un mélange de laine et de nylon (polyamide), un ruban en nylon ou un boyau à section carrée, généralement réalisé dans un mélange de laine et de nylon. La dernière option associe la durabilité à la bonne performance. Les rouleaux poreux sont commercialisés, mais il n'existe aucune information quant à leur performance pour cette application ;

le fonctionnement à une température relativement élevée du dernier bac pour améliorer l'efficacité de l'exprimage. De nombreuses laveuses sont conçues pour fonctionner avec une réduction des températures entre le premier ou le deuxième bac et le dernier. Dans l'enquête, les températures du dernier bac allaient de la température ambiante (disons 20°C) à 65°C, avec une moyenne de 48°C. Etant donné que les pertes de chaleur enregistrées sur le dernier bac augmentent avec l'accroissement de sa température et que la consommation de chaleur à l'intérieur du séchoir décroîtra puisque l'efficacité de l'exprimage s'améliore, il en résulte qu'il existe une température optimale pour le dernier bac. Il a été démontré que cette température est de 60 à 65°C pour des capacités de production supérieures à environ 500 kg/h.

l'installation de récupérateurs de chaleur sur les séchoirs. Toutefois, celle-ci est coûteuse et l'économie de chaleur réalisable n'est que d'environ 0,2 MJ/kg. De même, l'expérience pratique des industriels avec des unités de récupération de chaleur équipant les séchoirs de laine est également négative. En effet, ces unités sont rapidement colmatées par des fibres et risquent même d'augmenter la consommation d'énergie.

le chauffage direct au gaz des bacs de lavage et des séchoirs pour éviter les pertes qui surviennent lors de la production et de la distribution de vapeur pour une utilisation dans le cadre du chauffage direct ou indirect à la vapeur. La modification d'une installation existante n'est pas toujours possible, et le coût est relativement élevé. L'économie d'énergie est de 0,3 MJ/kg.

Principaux avantages environnementaux

La réduction de la consommation d'énergie aura pour effet la diminution des émissions de CO₂, SOx et NOx, aussi bien en provenance de l'installation de lavage elle-même que hors site.

L'économie d'énergie grâce à un circuit de récupération des impuretés et de la graisse peut être estimée à environ 2 MJ/kg de laine brute si une laveuse en boucle équipée d'échangeurs de chaleur est utilisée. On suppose qu'une installation traditionnelle, qui rejette 10 litres d'eau par kg de laine brute, a besoin de 2,09 MJ pour chauffer 10 litres d'eau douce de 10°C à 60°C (soit 209 kJ/l). Une installation de lavage en boucle, équipée d'échangeurs de chaleur, ne rejette que 2 l/kg (voir section 4.4.1 ) et récupère 80 % de la chaleur contenue dans les effluents (l'apport d'énergie nécessaire s'élève alors à 0,084 MJ/kg de laine brute).

Il est également intéressant de démontrer les économies d'énergie réalisables dans le séchoir en ayant dans le dernier bac une température optimale (65°C).

Température en °C du dernier

bac

20

30

40

50

Economies,

MJ/kg de laine (1)

0,42

0,25

0,12

0,04

Source : [187, INTERLAINE, 1999] en ce qui concerne  L A Halliday, WRONZ Rapport N° R112, 1983

Remarques :
(1) Les calculs tiennent compte d'un séchoir à chauffage indirect à la vapeur

Tableau 4.14 : Economies d'énergie grâce au fonctionnement du dernier bac de lavage à température optimale (65°C)

Les économies d'énergies obtenues grâce aux autres mesures décrites ont déjà été exposées sous le titre "Description".

En conclusion, il est possible de faire fonctionner des installations de lavage de la laine de capacité moyenne à grande avec des consommations d'énergie de 4 à 4,5 MJ/kg de laine brute produite. Ces consommations correspondent à environ 3,5 MJ/kg d'énergie thermique et moins de 1 MJ/kg d'énergie électrique. Les usines de plus petite taille rencontreront peut-être pour les consommations d'énergie spécifique des valeurs limites supérieures, mais il n'existe aucune information pour confirmer ces données [187, INTERLAINE, 1999] .

Données opérationnelles

De nombreuses usines ne disposent pas d'un compteur à part pour le contrôle de la consommation d'énergie de chacune des machines ou procédés, voire même de sections entières. Dans ces circonstances, le personnel de l'usine peut difficilement identifier les économies d'énergie potentielles ou se rendre compte rapidement de problèmes, tels que la perte de rendement d'un séchoir. La mise en place d'un équipement de contrôle de l'énergie fera probablement rapidement l'objet d'un retour sur investissement, mais peu de données sont disponibles pour étayer cette affirmation. En l'absence de compteurs individuels, le contrôle de l'installation toute entière devra être réalisé fréquemment, et tout écart par rapport à la normale devra être examiné [187, INTERLAINE, 1999] .

Interactions

La maîtrise de l'énergie a des effets positifs sur les émissions dans l'air et dans le sol. On ne s'attend à aucun effet négatif.

Applicabilité

Les mesures décrites dans cette section sont d'application différenciée. De nombreuses mesures sont facilement applicables aux installations existantes, d'autres ne le sont pas ou impliqueraient des changements tels qu’elle deviendrait une installation neuve. Les descriptions ci-dessus traitent de l'applicabilité d'un bon nombre de mesures [187, INTERLAINE, 1999] .

Aspect économique

Pour les laveurs de laine, la diminution de la consommation d'eau et du volume des effluents constitue le moyen le plus important pour réduire la consommation d'énergie. Les économies ainsi réalisées par la mise en place d'un lavage à contre-courant et de circuits intégrés d'élimination des impuretés et de récupération de la graisse ont déjà été examinées (section 4.4.1). Au moment de la rédaction de cet ouvrage, aucune information sur les coûts d'autres dispositions n'est disponible [187, INTERLAINE, 1999] .

Enjeux

Pour l'industrie, les considérations économiques constituent l'incitation majeure. Du point de vue gouvernemental, l'enjeu principal se situe au niveau de la réduction des émissions dans l'air pour tenir les engagements pris dans le cadre d'accords internationaux [187, INTERLAINE, 1999] .

Usines de référence

Toutes les mesures présentées sont en application, bien qu'elles ne soient pas toutes mises en œuvre sur un même site. L'utilisation d'une co-génération (combinaison de chaleur et d'électricité) constitue une exception. On ne connaît aucune usine de lavage de laine exploitant un tel système, alors qu'il en existe dans d'autres secteurs industriels. Il est probable qu'une usine de lavage dispose d'un excès de puissance (énergie électrique), et dans la plupart des états membres l'excédent pourrait être vendu pour alimenter le réseau. En ce qui concerne le secteur du lavage de la laine, la cogénération doit être considérée comme étant une technique émergente [187, INTERLAINE, 1999] .

Référence bibliographique

[187, INTERLAINE, 1999]

4.4.4 Lavage de la laine au solvant organique

Description

Le système de lavage Wooltech implique l'utilisation d'un solvant non aqueux (trichloréthylène) et le procédé de lavage s'opère sans aucun apport d'eau. Ce procédé a déjà été décrit dans la section 2.3.1.3.

Principaux avantages environnementaux

La technique décrite évite l'utilisation d'eau dans le procédé de lavage de la laine lui-même. L'eau provient de l'humidité introduite avec la laine, de la vapeur utilisée dans les éjecteurs à vide et de l'humidité récupérée sur l'air aspiré de l'extérieur. Cette eau est traitée en deux étapes, comprenant une colonne de stripping à l'air du solvant et une unité de destruction du solvant résiduel, où les traces de solvant résiduel sont éliminées grâce à un procédé à radicaux libres basé sur la réaction de Fenton (peroxyde de fer et d'hydrogène).

Comme les pesticides sont évacués par le solvant avec la graisse, la laine propre est considérée exempte de pesticides, ce qui a des répercussions positives sur les traitements d'ennoblissement ultérieurs de la laine.

La réduction de la consommation d'énergie constitue un autre effet positif de cette technique, due à la faible chaleur latente de l'évaporation d'un solvant organique comparée à l'eau.

Données opérationnelles

Pour une production de 500 kg/h de fibre de laine propre, on indique une consommation de solvant de 10 kg/h, dont la partie finissant dans l'effluent aqueux est détruite. La partie restante est partiellement émise dans les rejets gazeux (0,01 kg/h) et compte pour une part au titre des pertes non captées (5 kg/h).

Selon le document [201, Wooltech, 2001] , les pertes non captées peuvent généralement être très faibles, mais cela est directement lié à la façon dont les opérateurs de l'installation assurent la maintenance et à la gestion de l'équipement. Wooltech a réalisé pour son procédé un guide de conduite destiné aux opérateurs, avec des instructions strictes en ce qui concerne la maintenance, le contrôle qualité et la gestion pour répondre à toutes les exigences concernant l'environnement, la santé et la sécurité [201, Wooltech, 2001] .

Interactions

Le système Wooltech utilise le trichloréthylène en tant que solvant, qui est une substance non biodégradable et persistante. Des pertes de ce solvant par suite de déversements accidentels, de résidus sur la fibre, etc., à défaut d'un traitement adéquat sur site pour détruire le solvant, peuvent conduire à des émissions diffuses donnant lieu à de sérieux problèmes de pollution du sol et de la nappe phréatique. Il en a été tenu compte dans la dernière conception du système.

Applicabilité

On dit que la technique s'applique à la laine de toute nature. Bien que l'utilisation dans des installations d'une capacité de 250 kg/h ou 500 kg/h de laine propre (852 kg/h de laine brute) soit la plus courante, il est également possible d'envisager des installations d'une capacité inférieure [201, Wooltech, 2001] .

Aspect économique

Selon l'information communiquée par le fournisseur ( [317, Comm., 2002] ), l'investissement nécessaire pour une ligne de lavage au solvant (et les équipements accessoires) d'une capacité de 500 kg/h de laine propre est de l'ordre de 5 000 000 de dollars australiens (ce qui correspond à environ 2,8 millions d'euros).

Il est possible d'estimer les frais d'exploitation à partir des niveaux de consommation indiqués dans le tableau 3.8.

Enjeux

La pénurie d'eau constitue probablement la principale incitation à la mise en œuvre de cette technique.

Usines de référence

Le système Wooltech est en service dans une usine à Trieste, Italie.

Référence bibliographique

[201, Wooltech, 2001]

[1] R Hoffmann, G Timmer and K Becker, The Environmentally Friendly Production of Wool Tops – Waste Water Treatment at BWK, Proc. 9th Int. Wool Text. Res. Conf., Biella, 1995; R Hoffmann, G Timmer and K Becker, Wool and the Environment – Effluent Treatment and Recycling, Recirculation of Useful Substances in Wool Scouring and Combing Plants, Bremer Woll-Kämmerei AG, 1995.

4.5      Pré-traitement

4.5.1       Récupération des agents d'encollage par ultrafiltration

Description

Les agents d'encollage sont appliqués aux fils de chaîne pour les protéger pendant l’opération de tissage. Ils doivent être éliminés au cours du pré-traitement textile, ce qui constitue 40 à 70 % de la charge totale en DCO des usines d'ennoblissement de tissus.

Les agents d'encollage synthétiques solubles dans l'eau, tels que l'alcool polyvinylique, les polyacrylates et la cellulose carboxyméthylique peuvent être récupérés du bain de lavage par ultrafiltration. Récemment, il a été confirmé que les amidons modifiés, tels que les amidons carboxyméthyliques, peuvent également être recyclés.

Le principe de récupération par ultrafiltration est représenté figure 4.9. Après l'encollage et le tissage, les agents d'encollage sont éliminés au cours du pré-traitement textile par un lavage à l'eau chaude dans une machine à laver en continu (une optimisation de la consommation d'eau peut s'envisager). La concentration des agents d'encollage dans la solution de lavage est d'environ 20 à 30 g/l. Dans l'installation d'ultrafiltration, la concentration est portée de 150 à 350 g/l. Le concentrat est récupéré et peut être réutilisé pour l'encollage, alors que le perméat peut être recyclé comme eau dans la laveuse. Il est à noter que le concentrat est maintenu à une température élevée (80 à 85°C) et ne nécessite pas d'être réchauffé [179, UBA, 2001] .

Figure 4.9 : Récupération d'agents d'encollage par ultrafiltration

[179, UBA, 2001]

La figure 4.10 illustre dans une étude de cas représentative, le bilan matière des agents d'encollage et celui de l'eau pour le procédé avec et sans récupération. Même avec la récupération, quelques pertes d'agent d'encollage surviennent encore à différentes étapes du procédé, en particulier pendant le tissage. Par ailleurs, une certaine quantité d'agent d'encollage demeure encore sur le tissu désencollé et une fraction se retrouve dans le perméat. En conclusion, le pourcentage d'agents d'encollage pouvant être récupérés est de 80 à 85 %.

Figure 4.10 : Exemples représentatifs des bilans matière et eau avec et sans récupération d’agents d'encollage

[179, UBA, 2001]

Principaux avantages environnementaux

La charge en DCO dans les eaux usées provenant des ennoblisseurs de tissus est réduite de 40 à 70 %. Les agents d'encollage sont récupérés entre 80 et 85 %. En outre, les agents d'encollage dans les eaux usées ne nécessitent aucun traitement. Ainsi, la consommation d'énergie pour le traitement est sensiblement réduite. Il en est de même de la quantité de boue qui doit être évacuée [179, UBA, 2001] .

L'ultrafiltration est très efficace pour réduire la charge organique élevée générée par les usines textiles. Toutefois, il convient de rappeler que les polymères utilisés pour les agents d'encollage récupérables trouvent également une vaste application dans les produits tels que les détergents ménagers, que l'on trouve en grandes quantités dans d'autres effluents. [61, L. Bettens, 1999] .

Données opérationnelles

Afin de minimiser l'entartrage et l'encrassement, une étape de pré-filtration est réalisée préalablement à l'ultrafiltration, pour éliminer les fibres et les particules fines, telle que la poussière produite par le flambage.

Lors du désencollage d'un tissu teint (fil de chaîne teint), le bain de désencollage se teinte légèrement. Les particules de colorant sont plus difficiles à éliminer et le bain doit être soumis à une microfiltration (qui est plus complexe, mais toujours réalisable) [179, UBA, 2001] .

Le fonctionnement et l’entretien des unités d'ultrafiltration destinées à la récupération des agents d'encollage exigent du personnel qualifié et une maintenance précise.

Interactions

L'ultrafiltration nécessite de l'énergie, mais la consommation d'énergie est beaucoup moins importante que l'énergie nécessaire à la production de nouveaux agents d'encollage (s'ils ne sont pas récupérés) et pour leur traitement dans une station d'épuration des eaux usées [179, UBA, 2001] .

Applicabilité

Cette technique ne convient que pour des types spécifiques d'agents d'encollage. Il s'agit d'agents d'encollage synthétiques solubles dans l'eau, tels que l'alcool polyvinylique, les polyacrylates et la carboxyméthylcellulose. Récemment, il a été confirmé que le recyclage est également possible pour quelques amidons modifiés, tel que l'amidon carboxyméthylique.

La réutilisation dans l'installation de tissage n’est pas toujours sans problèmes. L'agent d'encollage vierge en stock et celui récupéré doivent être conservés dans des conditions stériles après mélange. Dans le passé, l'absence de protection contre la croissance bactérienne (dégradation biologique des concentrats et contamination de l'équipement d'ultrafiltration) a provoqué l’arrêt d'une installation de recyclage en Belgique [61, L. Bettens, 1999] . De nos jours, les agents d'encollage récupérés sont maintenus à des températures supérieures à 75 °C. Il est signalé que dans ces conditions, il n'existe aucun problème d'attaque microbienne et que, par conséquent, aucune adjonction de biocides n'est nécessaire pour le maintien des conditions de stérilité [280, Allemagne, 2002] .

Les restrictions d'applicabilité de cette technique peuvent survenir dans les cas où non seulement des agents d'encollage sont appliqués sur fil, mais également d'autres produits auxiliaires, tels que des cires, des produits antistatiques, etc. En effet, ces composés restent dans le concentrat après l’ultrafiltration. Le concentrat peut être réutilisé pour l'encollage, mais des restrictions peuvent exister en cas de réutilisation du même concentrat pour des fils de différents types (pour des applications et des utilisations finales différentes), susceptibles de nécessiter des additifs spécifiques [281, Belgique, 2002] . Les tisseurs étant préoccupés par la qualité des agents d'encollage récupérés, ils ne les acceptent encore que de façon limitée. En outre, certains effets, tels que le gaufrage, ne peuvent être réalisés que sur du tissu non désencollé. C’est pour ces raisons que la réutilisation du concentrat a lieu surtout dans des sociétés intégrées réalisant une production uniforme.

Les distances de transport constituent un autre problème à prendre en considération. En effet, les expéditions sur une longue distance neutralisent tous les avantages environnementaux étant donné que le bain doit être transporté dans des conditions appropriées dans des citernes isolées [179, UBA, 2001] . Bien qu'il existe des usines où la récupération est réalisée en dépit d'une distance considérable entre les départements de tissage et d'ennoblissement (jusqu'à 300 km dans une société aux Etats-Unis), les agents d'encollage sont normalement récupérés dans des usines intégrées, qui disposent sur le même site d'une section de tissage et d'ennoblissement.

Si le tissage et l'ennoblissement (désencollage) sont réalisés dans des lieux totalement différents, il serait probablement préférable d'éliminer et de récupérer les agents d'encollage directement dans l'usine de tissage qui produirait alors des tissus désencollés. Cependant, sachant que la quantité de tissus à traiter doit être supérieure à 1 000 t/an pour rentabiliser le procédé dans une usine intégrée, la capacité minimale d'une usine de tissage produisant du tissu désencollé doit être beaucoup plus élevée (environ 5 000 à 8 000 t/an) car, dans ce cas, en plus de l'équipement d'ultrafiltration, il y a obligation d'installer une machine de lavage et un séchoir [179, UBA, 2001] . A cela s'ajoute le fait que l'acceptation par les ennoblisseurs textiles d'un tissu déjà désencollé demeure restreinte car certains effets, tels que le gaufrage, nécessitent un tissu encollé.

Aspect économique

Une évaluation coût/profit devrait pendre en compte non seulement le coût de l'ultrafiltration, mais également les frais relatifs à la formulation, à l'ensemble du procédé, en particulier si l'on considère que le passage de l'amidon et des dérivés d'amidon aux agents d'encollage synthétiques a également des répercussions sur la productivité du tissage. Les agents d'encollage synthétiques sont plus onéreux que les agents d'encollage à base d'amidon, mais ils sont appliqués en quantités moindres et la productivité du tissage peut être supérieure.

Le tableau ci-après présente un exemple d'économies annuelles réalisables par l'introduction de la récupération des agents d'encollage [179, UBA, 2001] .

Coût de l'encollage

Données

d’encollage

Sans récupération

(sur une base annuelle)

Avec récupération

(sur une base annuelle)

euros

euros

Tissu produit

8 750

t

8 750

t

Quantité de fil de chaîne

5 338

t

5 338

t

Charge en agents d'encollage

13,8

%

10

%

Agents d'encollage récupérés

-

427

t

76 095

Dérivés d'amidon

470

t

261 435

PVA

264

t

722 500

75

t

205 100

Polyacrylates (100 %)

32

t

158 400

Cire

59

t

133 040

26,7

t

30 485

Eau fraîche 

5 075

m³

5 840

755

m³

830

Vapeur

890

t

10 780

350

t

4 235

Electricité

155 680

kWh

8 560

32 000

kWh

1 760

Main d'œuvre

4 450

h

58 700

1 680

h

22 180

Coût total

1 200 855

499 085

[179, UBA, 2001]

Tableau 4.15 : Comparatif des coûts d'encollage avec et sans récupération des agents d'encollage

[179, UBA, 2001]

Dans l'exemple présenté dans le tableau, des économies supplémentaires seront réalisables grâce à l'augmentation de la productivité du tissage et à la réduction des frais du pré-traitement (gain de temps et consommation sensiblement réduite en produits chimiques destinés à la dégradation et à l'élimination des agents d'encollage par rapport aux produits à base d'amidon) et des frais de traitement des eaux usées. Le temps de retour sur investissement dans une installation d'ultrafiltration peut être inférieur à une année [179, UBA, 2001] . Ceci donne à penser que, dans la plupart des cas, les entreprises choisissent d'investir principalement dans cette technique, non pas du point de vue environnemental, mais du point de vue des avantages économiques.

Les coûts d'investissement dans une installation d'ultrafiltration mentionnée et illustrée ci-dessus sont les suivants [179, UBA, 2001] :

Euros

-         équipement d'ultrafiltration :

1 000 000

-         cuve d'homogénéisation  :

   105 000

-         installation :

     77 000

-         mise en route :

     27 500

-         frais divers :

     27 500

-         Coût total de l'investissement :

1 237 000

Enjeux

Les problèmes relatifs aux eaux usées et les réductions de coût ont constitué les arguments les plus importants pour la mise en œuvre de la récupération des agents d'encollage [179, UBA, 2001] .

Usines de référence

La première installation de récupération d'alcool polyvinylique a été mise en service en 1975 aux Etats Unis. Deux installations en Allemagne sont en service depuis de nombreuses années et différentes installations sont actuellement en fonctionnement au Brésil, à Taiwan et aux USA. Il n'existe pas beaucoup de fournisseurs d'équipements d'ultrafiltration [179, UBA, 2001] .

Références bibliographiques

[61, L. Bettens, 1999] , [179, UBA, 2001] en ce qui concerne :

"Klaus Stöhr, ATA Journal, Oct./Nov., 2001, 50-52"

"Heinz Leitner, Melliand Textilberichte 10 (1994) E, 205-209"

"Technical information BASF, T/T 372e, Juillet 2000"

"Size UCF-4, Techn. Info BASF (2000)"

4.5.2       Application de la méthode d'oxydation pour un désencollage efficace et d’application universelle

Description

De nombreux tissus contiennent une variété d'agents d'encollage différents en fonction de l'origine et de la qualité du support. La plupart des ennoblisseurs textiles traitent différents types de tissus et, par voie de conséquence, différents agents d'encollage. Ils sont donc intéressés par une élimination rapide, homogène et fiable des substances non fibreuses (qu'il s'agisse d'impuretés, de substances voisines à la fibre ou de n'importe quel agent de préparation), et ceci indépendamment de l'origine du tissu.

Le désencollage enzymatique élimine les amidons, mais il est peu efficace pour éliminer d'autres agents d'encollage. Dans des conditions spécifiques (au-dessus d'un pH 13), le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) génère des radicaux libres qui dégradent efficacement et uniformément tous les agents d'encollage et les éliminent du tissu. Ce procédé fournit un support propre, absorbant et homogène pour la teinture et l'impression ultérieures, quel que soit l'agent d'encollage ou le type de tissu concerné [189, D. Levy, 1998] .

Des études récentes ( [203, VITO, 2001] ) démontrent qu'à un pH supérieur à 13, le radical libre O*- constitue la forme prédominante. Ce radical est hautement réactif, mais il attaque les substances non fibreuses (agents d'encollage, etc.) plutôt que la cellulose, et ce pour différentes raisons. Premièrement il est chargé négativement comme le polymère de cellulose dans un milieu fortement alcalin (effet de répulsion de Coulomb) et deuxièmement, contrairement au radical OH*, il ne réagit pas en ouvrant les cycles benzéniques.

Il est recommandé d'éliminer en premier lieu le catalyseur qui n'est pas uniformément réparti sur le tissu (par exemple les particules de fer, le cuivre, etc.). Par conséquent, le procédé se déroulerait de la façon suivante : élimination de métaux (les lignes de pré-traitement modernes sont équipées de détecteurs de métaux), désencollage par oxydation (peroxyde et alcali), débouillissage (alcali), déminéralisation (réduction à l'acide ou, encore mieux réduction/extraction alcaline), blanchiment (peroxyde et alcali), rinçage et séchage.

Principaux avantages environnementaux

La technique préconisée offre des avantages environnementaux considérables au niveau des consommations d'eau et d'énergie, en même temps qu'une amélioration du traitement des effluents.

Le procédé par oxydation constitue un choix très intéressant quand le blanchiment au peroxyde est réalisé. En mettant à profit le peroxyde d'hydrogène utilisé en tant que substance active du blanchiment, il est avantageux de combiner le blanchiment alcalin et le débouillissage et de régler le débit à contre-courant de l'alcali et du peroxyde à travers les différentes étapes du pré-traitement, de façon à économiser de l'eau, de l'énergie et des produits chimiques.

En raison de l'action des radicaux libres générés par l'activation du peroxyde d'hydrogène, les polymères d'encollage sont déjà hautement dégradés. Le procédé génère des molécules plus courtes et moins ramifiées, du glucose, des molécules plus carboxylées comme les oxalate, acétate et formiate. Celles-ci peuvent être plus facilement éliminées par lavage avec une quantité d'eau réduite dans des machines à laver efficaces. 

La pré-oxydation des polymères d'encollage présente également un avantage au niveau du traitement des eaux usées (traitabilité améliorée). Le désencollage enzymatique n'assure pas de dégradation complète des amidons (les molécules longues ne sont pas complètement décomposées après le désencollage). Ceci se traduit par une charge organique plus importante à dégrader dans la station d'épuration biologique, ce qui est souvent à l'origine de problèmes, telle que la production d'une boue épaisse, qui se décompose difficilement.

Données opérationnelles

Il est bien connu qu'il existe dans un milieu alcalin oxydant (avec du peroxyde d'hydrogène) un risque potentiel de détérioration de la fibre pendant le blanchiment, si la formation d'OH* n'est pas maîtrisée. L'agent d'encollage et la cellulose présentent une structure moléculaire similaire, ce qui rend possible l'attaque du polymère de cellulose par l'OH* non sélectif. Pour obtenir de bons résultats et éviter d'endommager la fibre au moment de l'élimination d'un agent d'encollage type amidon, il est essentiel d'ajouter le peroxyde d'hydrogène à un pH >13. Ces conditions de mise en œuvre minimisent l'action des radicaux OH*, responsables de la détérioration de la cellulose.

Une recette de foulardage, blanchiment-désencollage, pour des mélanges alcool polyvinylique/amidon, est donnée ci-après, à titre d'exemple :

détergent (0,3 %),

séquestrant (0,1 %),

hydroxyde de sodium (0,7 à 2,0 %)

·peroxyde d'hydrogène (0,2 à 0,4 %),

sel (0,04 %),

et agents émulsifiants en fonction des besoins.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

La technique est particulièrement intéressante pour les ennoblisseurs façonniers (indépendamment de leur taille) qui ne maîtrisent pas la provenance et la composition de leurs marchandises et qui par conséquent, ne disposent pas d'articles traités avec le même type d'agent d'encollage. Pour une haute productivité, ces sociétés doivent opérer avec une technique d'application universelle pour permettre une première approche correcte.

Le dispositif de contrôle est le même que celui mis en œuvre pour le contrôle du blanchiment par oxydation. L'équipement n'est pas différent des lignes de préparation récentes.

Aspect économique

La combinaison des étapes et des bains permet d'optimiser la consommation des utilités et l’ensemble des coûts.

Enjeux

Du fait de l'utilisation croissante du blanchiment au peroxyde d'hydrogène en remplacement de l'hypochlorite, le coût du peroxyde d'hydrogène continuera à diminuer par rapport à celui d'autres oxydants. L'utilisation du peroxyde d'hydrogène (minimisant les réactions non sélectives) permettra de réduire le coût global, y compris la matière première, l'énergie et le traitement des rejets.

Référence bibliographique

[203, VITO, 2001] en ce qui concerne :

"Ref. 1995, Catalytic oxidations with oxygen : An Industrial Perspective, Jerry Ebner and Dennis Riley"

"Ref. 1998, Peroxide desizing: a new approach in efficient, universal size removal, David Levy"

"Ref. 1995, Environmentally friendly bleaching of natural fibres by advanced techniques, Ludwich Bettens (SYNBLEACH EV5V – CT 94- 0553) - Presentation given at the European Workshop on Technologies for Environmental Protection, 31 January to 3 February 1995, Bilbao, Espagne – Report 7"

4.5.3       Désencollage, débouillissage et blanchiment des tissus en coton en une seule étape

Description

Pour le tissu en coton et ses mélanges avec des fibres synthétiques, un procédé de pré-traitement en trois étapes a été pendant de nombreuses années la procédure standard. Elle incluait :

le désencollage,

le débouillissage,

et le blanchiment.

Des formulations nouvelles de produits auxiliaires, le dosage automatique ainsi que l'utilisation des vaporiseurs permettent, par le procédé "Flash Steam", de réduire en une seule étape le désencollage, le craquage alcalin (débouillissage) et le blanchiment Pad Steam au peroxyde [180, Espagne, 2001] .

Principaux avantages environnementaux

La combinaison de trois opérations en une seule permet des réductions considérables de consommation d'eau et d'énergie.

Données opérationnelles

En l'espace de 2 à 4 minutes (avec un guidage strict du droit fil tout au long de l'opération), les tissus sortis du métier à tisser sont blanchis de façon appropriée pour la teinture. Cela présente un grand avantage, en particulier lors du traitement de tissus froissables [180, Espagne 2001] .

La chimie est simple et entièrement automatisée avec un rendement optimal.

L'une des formulations possibles se compose de :

15 à 30 ml/kg d'un mélange d'agents de blanchiment, de dispersants, d’agents mouillants et de détergents, exempts de phosphore ;

30 à 50 g/kg de NaOH concentré à 100 % ;

45 à 90 ml/kg d'H₂O₂ concentré à 35 %.

Le blanchiment au peroxyde, dite "Flash Steam" se déroule comme suit :

1.      application de la solution de blanchiment,

2.      vaporisage 2 à 4 min. (vapeur saturée),

3.      rinçage à l’eau chaude.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Les sociétés disposant d'équipements neufs adaptés à ce procédé peuvent appliquer cette technique [180, Espagne, 2001] . Aucune information plus détaillée n'a été communiquée.

Aspect économique

Aucune information n'a été communiquée.

Enjeux

L'augmentation de la productivité.

Usines de référence

Plusieurs installations en Europe.

Référence bibliographique

[180, Espagne, 2001] , à savoir "International dyer, Octobre (2000), p.10"

4.5.4       Débouillissage enzymatique

Description

Le désencollage enzymatique avec des amylases est un procédé établi, qui est utilisé depuis de nombreuses années. Plus récemment, les pectinases se sont avérées être prometteuses pour remplacer le traitement traditionnel de débouillissage alcalin. Quelques fournisseurs de produits auxiliaires ont introduit un procédé enzymatique pour éliminer des composants hydrophobes et d'autres produits non cellulosiques du coton. Le nouveau traitement s’effectue dans des conditions de pH modéré, sur une large plage de températures et peut être appliqué en utilisant un équipement tel que les Jets.

Il est avancé que le blanchiment peut être réalisé avec des quantités réduites de produits chimiques de blanchiment et de produits auxiliaires, grâce à une meilleure aptitude au blanchiment des textiles ayant fait l'objet d'un débouillissage enzymatique. En fait, les enzymes rendent le support plus hydrophile (ce qui pourrait expliquer la meilleure aptitude au blanchiment), mais ils ne sont pas capables de détruire la cire et les graines, lesquelles, de ce fait, sont éliminées dans le procédé de blanchiment ultérieur.

Principaux avantages environnementaux

L'hydroxyde de sodium utilisé dans le traitement de débouillissage conventionnel n'est plus nécessaire. Les avantages ci-après sont cités par rapport au procédé traditionnel (voir le tableau ci-après).

Débouillissage enzymatique

Débouillissage enzymatique + blanchiment

à une concentration réduite du

peroxyde d'hydrogène et de l'alcali

Réduction de la consommation

d'eau de rinçage

20 %

50 %

Réduction de la charge en DBO

20 %

40 %

Réduction de la charge en DCO

20 %

40 %

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 4.16 : Avantages environnementaux obtenus avec un procédé de débouillissage enzymatique

Données opérationnelles

Un procédé Pad-Batch combinant le débouillissage et le désencollage en une seule étape se déroule comme suit [179, UBA, 2001] :

imprégnation à 60°C (pH 8 - 9,5) avec :

2 à 3 ml/l d'agent mouillant,

2 à 5 ml/l d'agent émulsifiant,

5 à 10 ml/l de composé enzymatique,

4 à 6 ml/l d'amylase,

2 à 3 g/l de sel,

stockage pendant 3 à 12 h, en fonction de la quantité et du type d'amidon,

essorage et rinçage. 

Interactions

Les avantages environnementaux demeurent incertains, étant donné que les enzymes contribuent à la charge organique et que leur action est basée sur l'hydrolyse plutôt que sur l'oxydation. La charge organique non éliminée par le débouillissage enzymatique peut apparaître dans les étapes ultérieures de traitement au mouillé. Un bilan plus global ne révèlerait probablement aucune amélioration significative.

Applicabilité

Le procédé de débouillissage enzymatique peut être appliqué aux fibres cellulosiques pures ou en mélange (à la fois pour les articles tissés et tricotés) dans des procédés à la continu et en discontinu.

Si l'on procède au désencollage enzymatique, il peut être combiné avec le débouillissage enzymatique.

Le procédé peut être appliqué en utilisant des équipements tels que Jet, Overflow, barque à tourniquet, Pad-Batch, Pad Steam et Pad roll.

Aspect économique

En prenant en considération le coût de l’ensemble du circuit, ce traitement peut être considéré comme économiquement performant.

Enjeux

Les aspects concernant la qualité (bonne reproductibilité, détérioration réduite des fibres, bonne stabilité dimensionnelle, toucher doux, rendement accru du colorant, etc.), les aspects techniques (par exemple l'absence de corrosion d'éléments métalliques) ainsi que les aspects environnementaux et économiques, sont des incitations à la mise en œuvre de la technique du débouillissage enzymatique [179, UBA, 2001] .

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe [179, UBA, 2001] .

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001] , à savoir :

"Kahle, 2000"

Kahle, V.

Bioscouring ein neues, modernes Bio Tech-Konzept

Product information, Bayer AG, D-Leverkusen (2000)

4.5.5       Substitution des composés à base d'hypochlorite de sodium et de chlore dans les opérations de blanchiment

Description

L'utilisation de l'hypochlorite donne lieu à des réactions secondaires, qui entraînent la formation d'un certain nombre d'hydrocarbures chlorés, tel que le trichlorométhane, qui est cancérigène (étant au bout de la chaîne de réactions, le trichlorométhane est le plus fréquemment formé). La plupart de ces sous-produits peuvent contribuer à la détection d'AOX. De même, le chlore ou les composés libérant du chlore et les acides fortement chlorés (par exemple l'acide trichloroacétique) participent à la formation d'AOX dangereux. Les solvants halogénés constituent une autre catégorie d'AOX problématiques (voir également section 2.6.1.2).

L'hypochlorite de sodium a été pendant longtemps l'un des agents de blanchiment le plus largement utilisé dans l'industrie d'ennoblissement textile. Bien qu'ayant été en grande partie remplacé en Allemagne et dans d'autres pays d'Europe, il est toujours utilisé, non seulement en tant qu'agent de blanchiment, mais également pour les machines de teinture et de nettoyage, ou en tant qu'agent de démontage des articles suite à un défaut de teinture.

Dans certaines conditions, le chlorite de sodium peut également provoquer la formation d'AOX, mais de façon moins importante que l'hypochlorite. Des études récentes ont pourtant démontré que ce n'est pas le chlorite de sodium lui-même qui en est la cause, mais le chlore ou l'hypochlorite présents sous forme d'impuretés (produit d'une réaction non stœchiométrique) ou utilisés en tant qu'agent activateur. Il existe maintenant des technologies récentes (faisant appel au peroxyde d'hydrogène en tant qu'agent réducteur du chlorate de sodium) pour produire du ClO₂ sans génération d'AOX [18, VITO, 1998] , [59, L. Bettens, 2000] .

Pour le coton et les mélanges de coton, le peroxyde d'hydrogène constitue actuellement l'agent de blanchiment favori en remplacement de l'hypochlorite de sodium.

Dans le cas où un procédé en une seule étape, dans lequel le peroxyde d'hydrogène est la seule substance utilisée, ne permet pas d'atteindre le haut degré de blanc exigé, il est possible d'avoir recours à un procédé en deux étapes avec du peroxyde d'hydrogène (première étape) et de l'hypochlorite de sodium (deuxième étape), afin de réduire les émissions d'AOX. De cette manière, les impuretés présentes sur la fibre - qui agissent en tant que précurseurs dans la réaction haloforme - sont éliminées, ce qui réduit la quantité d’AOX dans les effluents. Toutefois, un procédé de blanchiment en deux étapes uniquement au peroxyde d'hydrogène est aujourd'hui possible, supprimant ainsi totalement l'utilisation d'hypochlorite (le blanchiment à froid à température ambiante, suivi d'une étape de blanchiment à chaud).

Le blanchiment au peroxyde dans des conditions fortement alcalines se diffuse également de plus en plus. Celui-ci permet d'obtenir un haut degré de blanc, après avoir soigneusement éliminé les catalyseurs grâce à une technique de réduction/extraction. L'avantage complémentaire signalé est celui de pouvoir combiner le débouillissage et le blanchiment. La réduction/extraction, suivie d'une phase de blanchiment/débouillissage fortement oxydante (forte concentration en alcali et en oxygène actif) peut être appliquée pour le blanchiment de textiles hautement pollués sous toutes les formes de présentation et dans tous types de machine (à fonctionnement discontinu ou continu). Cette méthode implique le traitement par oxydation et utilise l'oxygène actif.

Principaux avantages environnementaux

Elle permet d’éviter la présence d'AOX dangereux, tels que le trichlorométhane et l'acide chloroacétique, dans les effluents.

Données opérationnelles

Il convient de porter une attention particulière à la combinaison ou à l'enchaînement des opérations de pré-traitement ainsi qu’au mélange des flux contenant de l'hypochlorite ou du chlore. La mise en œuvre, par exemple, de la méthode de blanchiment en deux étapes, qui fait appel à l'utilisation de l'hypochlorite ainsi qu'au peroxyde, est potentiellement dangereuse si le blanchiment à l’hypochlorite est réalisé au moment où de grandes quantités de précurseurs organohalogénés sont encore présentes sur le support. Dans ce cas, le risque peut être minimisé si le blanchiment à l'hypochlorite est effectué en dernier lieu, après le blanchiment alcalin au peroxyde qui élimine les précurseurs de la fibre. Toutefois, aucune donnée n'a été communiquée pour démontrer l'importance de l'inversion des deux étapes hypochlorite ® peroxyde en peroxyde ® hypochlorite. Il est en fait plus important d'éviter le mélange des eaux usées du blanchiment à l'hypochlorite avec d'autres flux et effluents mélangés, en particulier ceux provenant du désencollage et du lavage, même si l'enchaînement correct est adopté pour le pré-traitement et le blanchiment. Dans les flux issus de procédés combinés, la formation de substances organohalogénées est fortement possible.

Pour le blanchiment au chlorite, la manutention et le stockage du chlorite de sodium doivent faire l'objet d'une attention particulière en raison des risques de toxicité et de corrosion. Les machines et équipements doivent être régulièrement contrôlés en raison des fortes sollicitations auxquelles ils sont soumis (voir également section 2.6.1.2).

Interactions

Les agents complexants (les ETDA, DTPA et phosphonates, par exemple) sont normalement appliqués en tant que stabilisants du peroxyde d'hydrogène. Les principaux problèmes associés à l'utilisation de ces substances surviennent en raison de leur capacité à former des complexes stables avec les métaux (remobilisation de métaux lourds), de leur teneur en azote et phosphore, et de leur biodégradabilité/bioéliminabilité souvent faibles. L'adjonction de séquestrants puissants peut toutefois être évitée par un contrôle précis des conditions de pH pendant le procédé de blanchiment (voir section 4.5.6) et avec l'aide de silicates, de magnésium, d'acrylates ou de carboxylates biologiquement dégradables, qui ralentissent la décomposition incontrôlée du peroxyde d'hydrogène (voir section 4.3.4).

Des azurants optiques sont souvent employés dans le cas où le blanchiment au peroxyde est insuffisant pour obtenir le niveau de blancheur requis. La charge en DCO qui en résulte, et la fumée générée pendant la fixation dans la rame doivent être prises en compte. En outre, les azurants optiques sont potentiellement irritants, raison pour laquelle ils ne sont pas toujours acceptables pour des articles blancs en contact direct avec la peau (par exemple les sous-vêtements, les draps de lits).

Applicabilité

Le remplacement de l'hypochlorite en tant qu'agent de blanchiment est applicable à la fois aux installations nouvelles et aux installations existantes.

Le peroxyde d'hydrogène constitue un produit de substitution valable pour le blanchiment du fil et du tissu réalisé à partir de la plupart des fibres cellulosiques, de la laine et de leurs mélanges. Aujourd'hui un procédé intégral de blanchiment au peroxyde d'hydrogène est également applicable aux tricots en coton ou coton mélangé, et permet d'obtenir un haut degré de blanc (Indice de Blancheur BERBER supérieur à 75) avec un débouillissage/blanchiment très alcalin après élimination du catalyseur.

Le lin et d'autres fibres libériennes, qui ne peuvent pas être blanchis uniquement par l'utilisation du peroxyde, constituent des exceptions. Contrairement au dioxyde de chlore, l'agent de blanchiment anionique n'est pas assez puissant pour éliminer toute la couleur naturelle et il n'accède pas spécialement à la partie hydrophobe de la fibre. Pour le lin, le blanchiment en deux étapes au peroxyde d'hydrogène puis au dioxyde de chlore constitue une alternative.

Il est reconnu qu'une étape pendant laquelle les précurseurs d'halogénation sont éliminés par un blanchiment au peroxyde, suivie d'un blanchiment à l'hypochlorite (ou un pré-blanchiment au peroxyde, suivi d'un blanchiment combiné au peroxyde d'hydrogène/hypochlorite) serait toujours nécessaire pour obtenir une grande blancheur et pour les tissus fragiles qui subiraient une dépolymérisation.

Le chlorite de sodium constitue un excellent agent de blanchiment pour le lin et quelques fibres synthétiques.

Aspect économique

En général, le blanchiment au peroxyde d'hydrogène n'est pas plus onéreux que celui à l'hypochlorite en raison de la saturation du marché.

Le procédé de blanchiment au peroxyde d'hydrogène en deux étapes, proposé pour les tricots, est réputé deux à six fois plus cher que le procédé conventionnel à base de peroxyde d'hydrogène et d'hypochlorite [179, UBA, 2001] .

Pour l'utilisation du dioxyde de chlore en tant qu'agent de blanchiment, un investissement (pour les installations existantes) dans un équipement résistant aux conditions hautement corrosives d'utilisation de cet agent de blanchiment, peut s'avérer nécessaire. 

En ce qui concerne la production de dioxyde de chlore exempt de chlore élémentaire, ce procédé fait l'objet d'une étude complète décrite dans un autre BREF (industrie de la pâte à papier, et du papier).

Enjeux

Les demandes du marché pour des textiles blanchis sans chlore et les exigences fixées par la législation (en ce qui concerne les rejets d’eaux usées) constituent les incitations à la mise en œuvre de cette technique.

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe et dans le monde entier utilisent principalement des produits de substitution de l'hypochlorite de sodium en tant qu'agent de blanchiment.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [51, OSPAR, 1994] (P059, P063), [203, VITO, 2001] .

4.5.6       Réduction de la consommation d'agents complexants dans le blanchiment au peroxyde d'hydrogène

Description

Lors du blanchiment au peroxyde d'hydrogène, il se peut que des molécules d’oxygène, de réactivités différentes, soient présentes dans l'eau (O₂**, H₂O₂/HOO⁻, H₂O/OH⁻, HOO*/O₂*⁻, OH*/O*⁻, O₃/O₃*⁻). Leurs cinétiques de formation et de disparition dépendent de la concentration en oxygène, de l'énergie d'activation, du potentiel de réduction, du pH, du catalyseur et d'autres réactifs. Ces procédés sont très complexes et ne peuvent être expliqués qu'au moyen de modèles de simulation dynamique. Il est généralement admis que le radical OH* est responsable de l'attaque de la fibre de cellulose et qu'il entraîne sa détérioration (dépolymérisation), et que la formation du radical libre OH* est principalement due à la réaction du H₂O₂/HOO⁻ avec des métaux de transition, tels que le fer, le manganèse et le cuivre. La prévention d'un endommagement "catalytique" de la fibre résultant d'une formation incontrôlée du radical OH* est normalement obtenue par l'utilisation d'agents complexants qui rendent inactif le catalyseur (les stabilisants). Voir également section 8.5.

Les agents complexants (voir figure 4.6) habituellement appliqués dans les usines d'ennoblissement sont à base de polyphosphates (par exemple le tripolyphosphate), de phosphonates (par exemple l'acide 1-hydroxyéthane-1,1-diphosphonate) et d'acides amino-carboxyliques (EDTA, DTPA et NTA par exemple). Les principaux problèmes associés à l'utilisation de ces substances sont dus à leur teneur en azote et phosphore, à leur biodégradabilité/bioéliminabilité souvent faibles et à leur capacité à former avec les métaux, des complexes stables qui peuvent entraîner la remobilisation de métaux lourds (voir également section 8.5).

L'utilisation de grandes quantités de séquestrants peut être évitée en retirant les catalyseurs de l'eau utilisée dans le procédé et du support textile, et en éliminant le radical libre OH*.

La plupart des usines textiles adoucissent l'eau en amont afin d’éliminer le fer et les cations alcalino-terreux responsables de la dureté de l’eau (l'hydrate de magnésium a un effet stabilisateur, raison pour laquelle la préférence est donnée aux techniques qui assurent l'élimination des métaux de transition et du calcium).

Le fer entraîné avec la fibre brute peut être présent sous forme d'impuretés, de rouille ou de grosses particules de fer en surface de l'étoffe. Ces dernières peuvent être détectées et éliminées par un procédé par voie sèche, qui utilise des détecteurs magnétiques et des aimants (les lignes récentes à fonctionnement en continu sont équipées de détecteurs magnétiques). Ce traitement est adapté si le procédé débute par une étape de débouillissage/désencollage par oxydation. En effet, dans le cas contraire, une grande quantité de produits chimiques serait nécessaire pour dissoudre les grosses particules de fer dans un procédé par voie humide. D'autre part, l'élimination préalable des grosses particules de fer ne s'impose pas, si le traitement de débouillissage alcalin est réalisé en premier, avant le blanchiment.

Les détecteurs magnétiques ne sont pas en mesure de déceler des particules non ferromagnétiques, et les aimants ne sont pas à même d'enlever le fer à l'intérieur de la fibre (les impuretés de la fibre et la rouille dans des matières fortement polluées). Cette part de fer doit être solubilisée et éliminée du support par une déminéralisation acide ou par un traitement réducteur/extracteur préalablement au blanchiment. Dans le cas d'une déminéralisation acide, l'oxyde ferrique Fe(III), le fer lui-même et le fer sous de nombreuses autres formes (quelques complexes organiques) sont solubilisés dans des conditions fortement acides (par l'acide chlorhydrique à pH 3). Ceci implique que les éléments métalliques de l'équipement doivent résister à ces conditions. Le fait de ne pas avoir besoin d'utiliser un acide fortement corrosif constitue l'avantage du traitement réducteur. En outre, grâce aux agents réducteurs non dangereux (voir section 4.6.5), il est possible d'éviter un changement radical de pH.

Comme il a été signalé ci-dessus, les radicaux OH* peuvent être éliminés afin de minimiser l'endommagement de la fibre, sans que cela ne nécessite l'emploi d'agents complexants.

Une étude approfondie de la réactivité du peroxyde d'hydrogène (le projet de recherche SYNBLEACH EV5V-CT94-0553, financé par l'Union européenne) a mis en évidence que le contrôle du procédé est fondamental pour éviter une décomposition non maîtrisée du peroxyde d'hydrogène et pour permettre une utilisation optimale de ce dernier.

La figure 4.11 illustre le fait que dans des conditions optimales (pH d'environ 11,2 avec un catalyseur réparti de façon homogène et une concentration contrôlée du peroxyde), le radical hydroxyle OH* est éliminé par le peroxyde d'hydrogène, formant ainsi l'ion radical dioxyde qui est le véritable agent de blanchiment (formation maximale d'anions radicaux dioxydes O₂* correspondant au pic). Dans ces conditions le peroxyde d'hydrogène lui-même agit en tant qu'agent d’élimination et le produit de réaction est l’agent de blanchiment lui-même (ceci permet une utilisation optimale du peroxyde d'hydrogène). L'adjonction d'acide formique (ion formiate) en tant qu'agent d’élimination est également utile pour contrôler par ailleurs, la formation du radical OH*, pour générer davantage de O₂*- et même pour restaurer les dégâts causés à la fibre.

Figure 4.11 : Production de l'ion radical peroxyde par élimination des radicaux hydroxyles (OH*) en utilisant le peroxyde d'hydrogène

[203, VITO, 2001]

Principaux avantages environnementaux

La technique préconisée permet le blanchiment de la cellulose avec un degré de blanc élevé, sans endommager la fibre, grâce à :

l'absence d'utilisation de séquestrants dangereux,

une consommation minimale de peroxyde (<50 % en comparaison aux conditions incontrôlées),

la (pré-)oxydation des substances éliminées.

Données opérationnelles

Comme il a été dit plus haut, l'alternative à la déminéralisation acide, que constitue le pré-nettoyage d'une étoffe fortement salie (rouille) est possible dans des conditions plus alcalines, grâce à l'utilisation d'agents réducteurs non dangereux et sans avoir recours à un changement radical du pH. La réduction/extraction est efficace pour tous types de support et pour les qualités d'étoffe de toute nature (hautement contaminées, répartition non uniforme de la rouille). Cette étape peut être facilement intégrée à des procédés en discontinu ou à la continu, à la suite de la méthode oxydante dans des conditions de blanchiment légèrement ou fortement alcalines [203, VITO, 2001] .

Interactions

Aucun effet n'est attendu.

Applicabilité

Les mesures décrites dans cette section sont généralement applicables à l'ensemble des installations existantes et nouvelles. Toutefois, pour l'application du peroxyde d'hydrogène dans des conditions de maîtrise du procédé, un équipement entièrement automatisé s'avère nécessaire. Le dosage de l'agent de blanchiment commandé par un modèle de simulation dynamique demeure toujours limité [203, VITO, 2001] .

Aspect économique

Une réduction de plus de 50 % de la consommation de peroxyde est possible. Il n'y a aucune augmentation, mais plutôt une diminution de la charge organique ainsi qu’une meilleure traitabilité des effluents. Les produits chimiques nécessaires ne sont pas d'un prix élevé et sont fiables, sous réserve d'une bonne maîtrise des paramètres du procédé [203, VITO, 2001] .

Usines de référence

La technique est directement disponible auprès de quelques fournisseurs de produits auxiliaires. A l'aide de modèles de simulation dynamique, ils sont en mesure d'élaborer une formulation adaptée au support spécifique, à l'équipement utilisé, etc., et ceci dans des conditions définies du procédé.

Référence bibliographique

[203, VITO, 2001] , notamment :

"Ref. 1995, Environmentally friendly bleaching of natural fibres by advanced techniques, Ludwich Bettens (SYNBLEACH EV5V – CT 94- 0553) - Presentation given at the European Workshop on Technologies for Environmental Protection, du 31 Janvier au 3 Février 1995, Bilbao, Espagne – Rapport 7"

4.5.7       Récupération de l'alcali après mercerisage

Description

Au cours du procédé de mercerisage, le fil ou l'étoffe en coton (principalement du tissu mais également du tricot) est traité pendant environ 40 à 50 secondes dans une solution de soude caustique concentrée (270 à 300 g NaOH/l, ou 170 à 350 g NaOH/kg de support textile). Le support textile est ensuite rincé pour enlever la soude caustique. L'eau de rinçage est de la soude diluée (40 à 50 g NaOH/l) qui peut être concentrée par évaporation pour le recyclage. Ce principe est présenté dans la figure ci-dessous.

Figure 4.12 : Présentation du procédé de récupération de la soude caustique par évaporation, suivi d'une purification de la lessive

[179, UBA, 2001]

Après avoir éliminé les fibrilles non filables ("linters"), le duvet et autres particules (par l'utilisation de filtres rotatifs autonettoyants ou la micro-filtration sous pression), la lessive de soude faible est tout d'abord concentrée dans un procédé d'évaporation à trois étages, par exemple. Dans de nombreux cas, après évaporation, la purification de la lessive s'avère nécessaire. La technique de purification dépend de son degré de pollution. Il peut s’agir d’une simple sédimentation ou d’un traitement d’oxydation/flottation avec injection de peroxyde d'hydrogène.

Principaux avantages environnementaux

La charge alcaline des eaux usées est radicalement réduite et la quantité d'acide nécessaire pour la neutralisation des eaux usées est minimisée.

Données opérationnelles

La soude diluée est habituellement concentrée à 5 - 8°Bé (30 à 55 g NaOH/l) et cette concentration est augmentée jusqu’à 25 à 40°Bé (225 à 485 g NaOH/l), en fonction du procédé de mercerisage utilisé. Si le mercerisage est réalisé sur le support textile écru à l'état sec (mercerisage à l'état écru), il est possible d'atteindre une concentration de la soude caustique ne dépassant pas 25 à 28°Bé, tandis que la concentration peut atteindre 40°Bé lorsque le mercerisage est effectué sur le support non écru. Dans le cas du mercerisage sur support écru, les impuretés sont très concentrées et la viscosité est élevée. Deux raisons pour lesquelles il est difficile d'atteindre une concentration supérieure (mauvaise circulation dans l'évaporateur) [179, UBA, 2001] .

Le niveau de récupération de la chaleur augmente avec le nombre d'étages d'évaporation, ce qui réduit la consommation de vapeur, et de ce fait le coût d'exploitation. En revanche, il est évident que l'investissement augmente avec le nombre d'étages [179, UBA, 2001] .

Interactions

Dans une installation d'évaporation à 4 étages, l'évaporation nécessite environ 0,3 kg de vapeur/kg d'eau évaporée, ce qui correspond à 1 kg de vapeur/kg de NaOH récupéré à 28°Bé ou à 1,85 kg de vapeur/kg de NaOH récupéré à 40°Bé.

Applicabilité

La technique est adaptée à la fois aux installations existantes et aux nouvelles.

Grâce à l'action de l'oxygène actif généré par la décomposition du peroxyde d'hydrogène, il est possible de récupérer et de dépolluer l'alcali coloré à des fins de réutilisation (le peroxyde d'hydrogène est déjà utilisé dans l'effluent lors de l'application de la solution oxydante – voir section 4.5.2).

Aspect économique

Les coûts d'investissement dépendent essentiellement de la taille de l'installation et de la technique de purification, et sont normalement compris entre 200 000 à 800 000 euros. Le temps de retour sur investissement est fonction de la capacité de l'installation et du temps de fonctionnement journalier. En règle générale, si le mercerisage est pratiqué à temps plein, ce temps de retour est inférieur à une année. Dans les entreprises où la lessive de soude caustique non récupérée doit être neutralisée à l'acide, le retour sur investissement est inférieur à six mois. Ainsi, du point de vue économique, la récupération de soude caustique peut être très intéressante [179, UBA, 2001] .

Enjeux

La haute teneur en alcali des eaux usées et les aspects économiques des pertes de soude caustique constituent les principaux enjeux [179, UBA, 2001] .

Usines de référence

La première installation de récupération de soude caustique a été mise en service, il y plus de cent ans. Aujourd'hui, il existe dans le monde entier plus de 300 installations en service, en particulier pour la récupération de soude caustique provenant du mercerisage de tissus et de fils, ainsi que quelques-unes pour le mercerisage de tricots (ce dernier procédé n'étant pas utilisé très souvent).

Les principaux fournisseurs en Europe sont :

·        KASAG Export AG, CH-9259 Kaltenbach, Suisse

·        Körting Hannover AG, D-30453 Hanovre, Allemagne

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001] , [5, OSPAR, 1994] P040.

4.5.8       Optimisation du pré-traitement des fils de chaîne en coton

Description

Dans la fabrication de draps blancs, non teints, en coton (par exemple les alèses et les nappes de table) le fil de chaîne en coton est blanchi préalablement au tissage (pour ce type d'article le tissu ne nécessite aucun désencollage suite au procédé de tissage).

Le procédé conventionnel est constitué de cinq étapes, comprenant le mouillage/débouillissage, le blanchiment alcalin au peroxyde et trois phases de rinçage. La dernière eau de rinçage est réutilisée pour la préparation du premier bain.

Ce procédé peut encore être amélioré en combinant en une étape le mouillage, le débouillissage et le blanchiment puis en effectuant le rinçage en deux étapes, le deuxième bain de rinçage étant réutilisé pour la préparation du bain de débouillissage/blanchiment (comme ci-dessus).

En outre, la consommation d'énergie du procédé a été réduite par la récupération de la chaleur. En effet, la chaleur du bain de débouillissage/blanchiment (110°C) est récupérée (grâce à un échangeur de chaleur) et utilisée pour chauffer l'eau fraîche destinée au premier rinçage. A cet effet, le bain est refroidi à environ 80°C, tandis que l'eau fraîche atteint une température entre 60 et 70°C.

Une fois refroidi, ce bain de débouillissage/blanchiment est collecté dans un réservoir en même temps que l'eau chaude de rinçage provenant de la première étape de rinçage. La chaleur des eaux usées est récupérée pour chauffer l'eau de la deuxième étape de rinçage (qui est ensuite utilisée pour la préparation du bain de débouillissage/blanchiment, comme expliqué ci-dessus) avant d'être évacuées.

Principaux avantages environnementaux

Le tableau ci-après présente la consommation d'eau et le rejet d'eaux usées avant et après optimisation : une réduction de 50 % de la consommation d'eau est obtenue.

Procédé

Consommation d'eau

dans le procédé

conventionnel (litres) ⁽¹⁾

Consommation d'eau

dans le procédé

optimisé (litres) ⁽¹⁾

Etape 1

Mouillage/débouillissage

6 400

6 400

Etape 2

Blanchiment

5 000

Etape 3

Rinçage à froid

5 000

5 000

Etape 4

Rinçage à chaud

5 000

Etape 5

Rinçage et ajustement du

pH à l'acide acétique

5 000

5 000

Total

26 400

16 400

Recyclage du dernier bain de rinçage

-5 000

-5 000

Total de la

consommation d'eau

21 400

11 400

Consommation d'eau

spécifique

(800 kg de fil/bain)

26,8 l/kg

14,3 l/kg

Teneur en eau

résiduelle dans le fil

1 400

1 400

Débit d'eaux usées

20 000

10 000

Débit d'eaux usées

spécifiques

25 l/kg

12,5 l/kg

Source: [179, UBA, 2001]

Remarque : ⁽¹⁾ Les données se réfèrent à un lot de 800 kg

Tableau 4.17 : Optimisation du débouillissage/blanchiment du fil de chaîne : consommations d'eau totale et spécifique, et rejet d'eaux usées avant et après optimisation du procédé

La consommation de produits chimiques et d'énergie a également été réduite de façon  importante. Les économies suivantes ont pu être obtenues [179, UBA, 2001] :

·        durée du procédé :

environ 50 %

·        consommation d'eau/rejet d'eaux usées :

environ 50 %

·        NaOH :

environ 80 %

·        H₂O2 :

aucune réduction

·        agents complexants/ stabilisants :

environ 65 %

·        tensio-actifs :

environ 70 %

·        azurant optique :

aucune réduction

·        charge en DCO des eaux usées

environ 20 %

·        énergie :

1,2 kg vapeur/kg de fil de chaîne

Données opérationnelles

Les conditions de service du procédé optimisé sont illustrées dans le tableau 4.18, qui comporte également le calcul de la DCO à l'entrée et en sortie.

Produits et conditions opératoires du procédé

Quantité

DCO

spécifique

Charge DCO par kg de fil

Mouillage/débouillissage/ blanchiment

·         Conditions : pH env. 12, 110°C, 10 min.

·         Recette

-          NaOH 38°Bé (33 %)

3,5

g/l

-

-          H₂O₂ 35 %

3,0

g/l

-

-          Séquestrants et stabilisants

1,0

g/l

85

mg O₂/g

0,6 g O₂/kg

-          Tensio-actif

1,9

g/l

1 610

mg O₂/g

24,2 g O₂/kg

-          Azurants optiques

0,15

%

en poids

2 600

mg O₂/g

3,9 g O₂/kg

Total produits auxil.

28,7 g O₂/kg

Extrait du coton

70,0 g O₂/kg

Premier rinçage

·         Conditions : 70°C, 15 mn.

3 000

mg O₂/l

18,7 g O₂/kg

Second rinçage   

·         Conditions : 70°C, 15 min.

1 000

mg O₂/l

6.2 g O₂/kg

Total général

124 g O₂/kg

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 4.18 : Optimisation du débouillissage/blanchiment du fil de chaîne : recette et conditions opératoires du procédé optimisé

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

L'optimisation du procédé est possible aussi bien pour les installations existantes que les installations nouvelles. La récupération de la chaleur nécessite de l'espace pour les bacs de stockage supplémentaires, ce qui peut représenter un facteur limitatif dans quelques cas. La qualité du fil de coton doit être prise en considération (quant à la présence de fer, graines, etc.), afin de garantir que le procédé pourra être utilisé.

Aspect économique

Le gain de temps et les économies considérables d'eau, de produits chimiques et d'énergie en font un procédé hautement économique. Le procédé optimisé ne nécessite aucun équipement nouveau pour le pré-traitement, mais il faut des bacs de stockage, des échangeurs de chaleur, un système de canalisations, ainsi que des dispositifs de contrôle pour la récupération d'énergie des eaux usées.

Enjeux

Le développement du procédé a été principalement motivé par l'aspect environnemental, mais l'avantage économique justifie également les efforts d'investissement.

Usines de référence

Deux usines d'ennoblissement textile en Allemagne utilisent avec succès le procédé optimisé tel qu’il a été décrit.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , à savoir :

"van Delden, 2001"

van Deleden, S.

Prozessoptimierung durch Wasserkreislaufführung und Abwasservermeidung am Beispiel einer Kettbaumbleiche

Proceedings of BEW-Seminar "Vermeidung, Verminderung und Behandlung von Abwässern der Textilindustrie" on 06.03.2001 (2001)

4.6      Teinture

4.6.1       Teinture par épuisement du polyester et des mélanges à base de polyester sans véhiculeur ou avec des véhiculeurs moins polluants

Description

En raison du point de transition vitreuse du polyéthylène téréphtalate, qui se situe aux alentours de 80 à 100°C, le taux de diffusion des molécules du colorant dispersé dans les fibres polyester ordinaires (à base de polyéthylène téréphtalate) à des températures de teinture habituelles est très faible. Aussi, les conditions de teinture spécifiques à d'autres types de supports ne sont pas applicables. La teinture par épuisement du polyester seul et des mélanges à base de polyester sauf pour la laine peut être réalisée en autoclaves à haute température (130°C) ou à des températures de teinture habituelles (95°C - 100°C) pour les mélanges de laine/polyester à l'aide de véhiculeurs (voir également sections 2.1.1.1, 2.7.6.2, 2.7.7 et 8.6.7).

Les véhiculeurs sont absorbés en grande partie par la fibre polyester. Ils améliorent le gonflement de la fibre et favorisent la migration du colorant. Au cours de la teinture et du rinçage une quantité importante de véhiculeurs est rejetée dans les eaux usées. La part infime qui demeure sur la fibre est susceptible d'être émise dans l'air pendant le séchage, la thermofixation et le repassage ultérieurs.

Les substances actives entrant dans les formulations des véhiculeurs sont les suivantes :

composés aromatiques chlorés (monochlorobenzène, trichlorobenzènes, etc.),

o-phénylphénol,

diphényle et autres hydrocarbures aromatiques (triméthyle benzène, 1-méthyl naphtalène, etc.),

phtalates (diéthylhexylphtalate, dibutyl phtalate, diméthylphtalate).

Les toxicités pour l'homme et pour le milieu aquatique, la grande volatilité et une forte odeur constituent les principaux problèmes associés à l'utilisation des substances mentionnées ci-dessus (voir également section 2.7.8.1). Non seulement l'eau et l'air sont pollués par les émissions, mais par ailleurs, on soupçonne de plus en plus que les véhiculeurs halogénés restant sur le textile traité peuvent provoquer des problèmes de santé pour le consommateur (par exemple le 1,2,4-trichlorobenzène) [18, VITO, 1998] .

L'emploi de procédés de teinture HT évite l'utilisation de véhiculeurs. Cette technique est actuellement largement utilisée pour la teinture du polyester pur et de mélanges à base de polyester ne contenant pas de laine.

Toutefois, en raison de la sensibilité du support de laine aux températures élevées, il est toujours nécessaire de faire appel à l'emploi de véhiculeurs pour la teinture des mélanges polyester/laine. Dans ce cas, les véhiculeurs dangereux peuvent être remplacés par des substances exemptes de chlore, dont les caractéristiques toxicologiques et environnementales sont améliorées. De nouveaux véhiculeurs sont à base de :

benzoate de benzyle,

et N-alkylphtalimide

Principaux avantages environnementaux

Dans le cas des procédés de teinture HT, les eaux usées et les effluents gazeux sont exempts de véhiculeurs. La quantité de substances posant problème pour l'environnement est réduite.

Les mélanges polyester/laine peuvent être teints avec des véhiculeurs à base de benzoate de benzyle et de N-alkylphtalimide. Le benzoate de benzyle est une substance facilement biodégradable (le degré de minéralisation du benzoate de benzyle est de 79 % [179, UBA, 2001] ), tandis que le N-alkylphtalimide est bioéliminable (le rapport DBO₃₀/DCO est compris entre 0,5 à 1) avec une toxicité pour les poissons entre 10 et 100 mg/l. Par ailleurs, grâce à leur faible volatilité, les nuisances olfactives (en particulier au niveau du poste de travail) sont négligeables.

Les deux substances sont solubles dans l’eau, ce qui facilite leur préparation sans avoir recours aux agents émulsifiants et dispersants, ainsi que leur élimination à la fin du procédé de teinture avec une consommation d'eau réduite.

Données opérationnelles

Dans le cas de véhiculeurs à base de benzoate de benzyle, les concentrations utilisées se situent entre 2 et 5 g/l (teinture effectuée à la température d'ébullition, rapport de bain moyen) [179, UBA, 2001] .

Pour la teinture de coloris clairs, les véhiculeurs à base de N-alkylphtalimide sont appliqués dans une fourchette de 2 % (rapport de bain 1:10) à 1 % (rapport de bain 1:20). Pour les coloris foncés, la quantité de véhiculeurs varie de 6 % (rapport de bain 1:10) à 3 % (rapport de bain 1:20) [179, UBA, 2001] .

Interactions

En teinture HT, une quantité plus importante d'oligomères a tendance à migrer à la surface de la fibre.

La teinture à haute température exige également une consommation d'énergie plus élevée. Toutefois, l'équilibre entre les différents effets engendrés (à savoir les répercussions sur l'environnement dues aux véhiculeurs dangereux et celles d'une consommation d'énergie plus importante) plaide toujours en faveur de l'application de cette technique [179, UBA, 2001] .

Les véhiculeurs à base de benzoate de benzyle et de N-alkylphtalimide sont moins efficaces que les agents classiques. Leur effet au niveau de la pénétration et du gonflement étant plus réduit, le temps de traitement est plus long et des quantités de produits plus élevées (environ trois fois plus) sont nécessaires pour obtenir le même effet.

Applicabilité

La teinture à haute température sans véhiculeur peut s'appliquer à toutes les qualités de polyester, à condition d'utiliser un équipement de teinture HT. Quant aux mélanges à base de polyester, son application dépend de la sensibilité à la température élevée des fibres contenues dans le mélange, sachant qu'elle est particulièrement critique pour les mélanges polyester/laine.

La teinture avec les véhiculeurs moins polluants s'applique à l'ensemble des mélanges à base de polyester.

Aspect économique

Le prix des véhiculeurs moins polluants décrits dans cette section est approximativement le même que celui des véhiculeurs courants [179, UBA, 2001] .

Enjeux

Les valeurs limites imposées par la législation environnementale concernant la sécurité au  poste de travail constituent la principale incitation pour éliminer ou substituer des véhiculeurs halogénés et d’autres véhiculeurs dangereux.

En 1994, la commission OSPAR recommandait l'abandon de l'utilisation de véhiculeurs organohalogénés ( [51, OSPAR, 1994] ). De plus, un certain nombre de labels destinés aux produits textiles incluent parmi leurs exigences des prescriptions concernant les véhiculeurs de teinture. L'Ecolabel européen, par exemple, impose la non-utilisation de véhiculeurs halogénés. Le cahier des charges du label GuT (pour les tapis) interdit l'utilisation de véhiculeurs de teinture en production, ou spécifie qu'ils ne doivent pas être décelables dans le produit.

Usines de référence

Des procédés de teinture HT sans utilisation de véhiculeurs ou faisant appel à l'emploi de véhiculeurs moins polluants mentionnés ci-dessus sont appliqués en Europe et dans le monde.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [18, VITO, 1998] , [61, L. Bettens, 1999] , [52, Commission européenne, 1999] , [59, L. Bettens, 2000] .

4.6.2       Utilisations de fibres polyester pouvant se teindre sans véhiculeur

Description

Depuis longtemps l'industrie des polymères manifeste son intérêt pour la série complète de polymères polyester aromatiques réalisés à partir de la série homologue de n-méthylène glycols. Parmi ces polymères, les plus importants dans l'industrie textile sont les fibres polyester à base de polyéthylène téréphtalate. Bien que possédant d'excellentes propriétés mécaniques et étant résistantes à la chaleur, leur haut degré de cristallinité les rend impropres à la teinture à une température inférieure à 100°C, à moins d'utiliser des véhiculeurs de teinture.

La section précédente décrit les problèmes environnementaux soulevés par l'utilisation de ces substances dangereuses et les techniques préconisées pour les éviter. L'utilisation de fibres polyester que l'on peut teindre sans véhiculeur, telles que les fibres polyester polytriméthylène téréphtalate (PTT), constitue un autre choix (voir section 2.1.1.1).

Le polytriméthylène téréphtalate est resté pendant longtemps un polymère peu utilisé non pas parce qu’il était dépourvu de bonnes propriétés physiques et chimiques et d'applications potentielles, mais parce que le coût élevé de la synthèse du monomère primitif (1,3-propanediol) a freiné le lancement de cette fibre sur le marché. Les polymères PTT rencontrent aujourd'hui un intérêt renouvelé, grâce à la récente mise au point par Shell d’un procédé de synthèse d'un coût plus réduit.

Il est possible de teindre ou d'imprimer les fibres réalisées à partir du polytriméthylène téréphtalate avec des colorants dispersés, sans étape de traitement spécial, ni véhiculeurs pour accélérer le procédé de teinture.

Principaux avantages environnementaux

Comparativement aux fibres polyester classiques (de type PET), le procédé de teinture du PTT présente les avantages environnementaux suivants :

absence totale d'émissions de véhiculeurs au poste de travail et dans l'environnement,

consommation d'énergie plus faible que pour un procédé de teinture HT (les fibres de PTT sont teintes à 100°C avec un épuisement élevé du colorant et d’excellentes solidités des couleurs).

Données opérationnelles

La classe des colorants dispersés est recommandée pour la teinture des fibres PTT, en particulier pour des coloris foncés. Il est également possible d'utiliser des colorants basiques, mais uniquement pour les coloris clairs.

Selon les colorants sélectionnés, l'équilibre de teinture pour un coloris moyen est atteint après 30 à 60 minutes. Pour bien épuiser le colorant sans pour autant compromettre la productivité, un temps de palier de 30 à 45 minutes à 100°C est recommandé [178, VITO, 2001] .

Il est recommandé de teindre à un pH 7 et à 100°C. A 100°C, les fibres PTT ont été teintes à la même hauteur de ton, voire légèrement plus foncées que les fibres PET à 130°C [178, VITO, 2001] .

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Non seulement il est facile de traiter les fibres PTT, mais aussi de les fabriquer. Leur extrusion est possible sur toutes les machines couramment en service, en y apportant des modifications mineures.

Grâce à leur performance, elles peuvent être utilisées dans des domaines aussi vastes que la moquette, le textile et l’habillement, les thermoplastiques, les non-tissés, les films et les filaments. Selon les fabricants, les fibres PTT réalisées à partir de polymères telles que CORTERRA® se sont avérées être aussi performantes et, dans de nombreux cas, meilleures que d'autres matières telles que le polypropylène, le nylon et les fibres PET. Toutefois, en raison de leur structure différente, il est évident que leurs propriétés physiques et mécaniques diffèrent de celles des fibres polyester classiques (de type PET). Il en résulte, qu'elles ne couvrent pas exactement le même marché de produits et qu'elles ne peuvent pas être considérées comme étant des "produits de substitution" des fibres PET.

Aspect économique

Comparativement aux fibres polyester classiques, le nouveau procédé de synthèse développé par Shell pour la fabrication du polytriméthylène téréphtalate rend les fibres PTT compétitives sur le marché.

La faible température et la large tolérance du pH de teinture contribuent à l'abaissement du coût. De plus, on évite les coûts environnementaux liés à la présence de véhiculeurs.

Enjeux

Les valeurs limites et les restrictions concernant l’utilisation des véhiculeurs de teinture actuellement exigées par la législation environnementale ainsi que les écolabels constituent les principales incitations.

La teinture en pièces à pression atmosphérique sans utiliser de véhiculeurs est particulièrement intéressante pour l'industrie du tapis (du fait du coût élevé des machines sous pression pour la teinture des tapis à haute température).

Usines de référence

En 1996, la société Shell Chemical annonçait le lancement commercial des fibres de PTT sous la marque CORTERRA®.

Référence bibliographique   

[178, VITO, 2001]

4.6.3       Utilisation de dispersants présentant une meilleure bioéliminabilité dans la formulation des colorants

Description

Les dispersants (voir section 8.6.3) sont présents dans les formulations de colorants de cuve et de colorants au soufre (et sont ajoutés en plus dans les étapes ultérieures) pour garantir une dispersion uniforme du colorant tout au long des procédés de teinture et d'impression. Les colorants dispersés sous forme de poudre ou de granulés contiennent 40 à 60 % (dans quelques cas jusqu'à 70 %) de dispersants, tandis que les formulations liquides n'en contiennent que 10 à 30 % (voir également tableau 2.15, section 2.7.8). Habituellement les coloris foncés ne nécessitent pas de rajout de dispersants, tandis que cela peut s'avérer nécessaire pour les coloris clairs. Il se peut que les colorants de cuve et les colorants au soufre contiennent des quantités de dispersants similaires au colorant dispersé, mais on ne dispose d'aucune information précise à ce sujet.

Les dispersants, qui n’ont aucune affinité avec les fibres, se retrouvent dans l'effluent final. En raison des quantités importantes utilisées et de leur biodégradabilité/bioéliminabilité souvent faibles, ils contribuent pour une grande part à la charge organique résiduelle provenant des procédés de teinture et d'impression.

En particulier, les lignosulphonates et les produits issus de la condensation de l'acide naphtalène sulfonique avec le formaldéhyde, utilisés largement en tant que dispersants, font apparaître des DCO élevées de 1200 mg/g (lignosulphonates) et 650 mg/g (produits de condensation de l'acide naphtalène sulfonique). L'élimination au cours du traitement biologique des eaux usées est insuffisante pour ces deux produits et ils contribuent ainsi à la DCO résiduelle (DCO "dure") [179, UBA, 2001] .

Des dispersants optimisés, qui peuvent se substituer aux dispersants classiques dans les formulations de colorants jusqu'à 70 % au maximum, sont actuellement disponibles. Deux options sont possibles [179, UBA, 2001] :

Option A (qui ne s'applique à ce jour qu'aux formulations liquides de colorants dispersés) : elle réside dans la substitution partielle de dispersants conventionnels par des produits moins polluants à base d'esters d'acide gras. On utilise un mélange de dispersants, dans lequel les esters d'acide gras représentent les composants principaux. Comparé aux dispersants classiques, l'effet de dispersion du produit est amélioré, ce qui permet de réduire la quantité de dispersants dans la formulation de façon significative. Le rendement coloristique est doublé, grâce à la concentration proportionnellement plus élevée du colorant dans la formulation ("Grütze, 2000").

Option B (qui s'applique aux dispersants courants dans les formulations sous forme de poudre et de granulés) : elle consiste à utiliser des dispersants à base de mélanges de sels de sodium d'acides sulfoniques aromatiques ("Kilburg, 1997"). Ces produits sont des composés modifiés de produits issus de la condensation de l'acide naphtalène sulfonique avec le formaldéhyde. Cette modification chimique conduit à des taux de bioélimination plus élevés en raison du taux d'adsorption plus grand sur la biomasse. Toutefois, ces composés restent non biodégradables.

Principaux avantages environnementaux

Option A) Selon le test Zahn-Wellens modifié (OCDE 302 B), les taux de bioélimination se situent entre 90 et 93 %. La figure 4.13 présente une comparaison entre les colorants dispersés traditionnels et les formulations optimisées (compte tenu de l'éventail complet de colorants, il s'agit de valeurs moyennes). Les écarts au niveau de l'intensité de la coloration ont été pris en compte.

Figure 4.13 : Comparaison entre la composition de formulations classiques et nouvelles de colorants dispersés liquides avant et après traitement biologique (le chiffre [en %] sur l'axe des coordonnées indique la part de dispersants par rapport à la formulation globale)

[179, UBA, 2001]

Option B) La figure 4.14 présente une comparaison entre les taux de bioélimination de dispersants classiques et optimisés à base de produits de condensation de l'acide naphtalène sulfonique avec le formaldéhyde. Le degré de bioélimination des dispersants modifiés est d'environ 70 % (méthode d'essai selon OCDE 302B) comparé à des taux de 20 à 30 % pour les dispersants classiques.

Figure 4.14 : Comparaison entre les taux de bioélimination de dispersants classiques et de dispersants modifiés, les deux étant à base de produits issus de la condensation de l'acide naphtalène sulfonique avec le formaldéhyde.

[179, UBA, 2001]

Données opérationnelles

Comparée à l'utilisation de produits traditionnels, l'application des dispersants optimisés préconisés du point de vue environnemental n'implique aucun changement du procédé. 

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Option A : Ces dispersants ne peuvent être utilisés que pour les formulations liquides de colorants dispersés ; il n'existe aucune restriction d'application, mais la palette de colorants est actuellement limitée.

Option B : Ces dispersants peuvent être utilisés à la fois pour les colorants dispersés et les colorants de cuve (en formulations liquides et solides).

Aspect économique

Les formulations de colorants contenant des dispersants présentant une meilleure bioéliminabilité sont généralement d'un coût plus élevé que les formulations classiques [179, UBA, 2001] .

Enjeux

Pour les usines d'ennoblissement, l'amélioration de la performance environnementale constitue une incitation en faveur de la sélection de colorants contenants des dispersants dont le niveau de bioélimination est supérieur.

Usines de référence

De nombreuses installations en Europe.

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001] en ce qui concerne "BASF Aktiengesellschaft, Technical Information TI/T 7063 d, 1998".

4.6.4       Teinture en colorants de cuve à la continu en une étape pour les coloris clairs et pastels

Description

Le procédé Pad-Steam conventionnel avec des colorants de cuve (voir section 2.7.3) comprend les étapes suivantes :

foulardage des colorants insolubles,

séchage intermédiaire,

foulardage des produits chimiques/auxiliaires (agents réducteurs),

vaporisage,

oxydation,

lavage (plusieurs étapes de lavage et de rinçage).

Dans quelques cas, le procédé peut être réalisé sans vaporisage et lavage, selon la séquence simplifiée ci-après (similaire au procédé de teinture pigmentaire) :

foulardage des colorants et des produits chimiques/auxiliaires en une étape,

séchage,

fixation.

Il est nécessaire d'utiliser des colorants de cuve spécialement sélectionnés, qui présentent une faible tendance à la migration. De plus, des produits auxiliaires à base de polyglycols et de polymères acryliques sont nécessaires pour améliorer la stabilité du bain de foulardage et obtenir des solidités élevées.

Principaux avantages environnementaux

Un certain nombre d'étapes, en particulier les opérations de lavage sont évitées. Seuls les bains de foulardage résiduels doivent être évacués en fin de procédé et la consommation d'eau est réduite à environ 0,5 l/kg de textile [179, UBA, 2001] . 

Les économies au niveau des produits chimiques et de l'énergie constituent un autre avantage.

Données opérationnelles

Un exemple de recette pour le bain de foulardage contient [179, UBA, 2001]  :

liant : 30 à 40 g/l,

sulfate de sodium : 5 à 10 g/l,

antimigrant : 10 à 20 g/l,

colorant : jusqu'à 2,5 g/kg textile.

Parmi les paramètres spécifiques au procédé, le taux d’emport doit être aussi faible que possible (50 à 65 %) et le bain doit être maintenu à une température inférieure à 35°C. Le séchage intermédiaire est réalisé à une température comprise entre 100 et 140°C, alors que les conditions de la thermofixation sont de 30 secondes à 170°C pour les matières cellulosiques et de 30 secondes à 190°C pour les mélanges polyester/cellulosiques [179, UBA, 2001] .

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

La technique est adaptée aux fibres cellulosiques et aux mélanges fibres cellulosiques/polyester. Toutefois, l'applicabilité est limitée aux coloris clairs et pastels (jusqu'à environ 5 g/l de colorant et un taux d’emport de 50 %).

Aspect économique

Comparativement à la méthode Pad-Steam classique, des économies d'énergie, de temps, d'eau et de produits chimiques constituent des avantages considérables.

Enjeux

L'avantage économique constitue le principal enjeu pour la mise en œuvre de cette technique.

Usines de référence

De nombreuses installations en Allemagne et dans le monde entier [179, UBA, 2001] .

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001] , à savoir "BASF Aktiengesellschaft, Technical Information TI/T 7063 d, 1998 et 7043 d, 1998".

4.6.5       Post-traitement en teinture de fibres polyester

Description

La solidité au lavage constitue un problème majeur lors de la teinture de fibres polyester et de mélanges à base de ces fibres avec des colorants dispersés. Pour répondre aux exigences de solidité au lavage, une étape de post-traitement doit être réalisée pour éliminer de la fibre les colorants non fixés. Il convient normalement d'effectuer de préférence un traitement de dépouillement réducteur et non pas un simple lavage avec des tensio-actifs. Le traitement réducteur permet de dégrader, les molécules de colorant dispersé adsorbées en surface en molécules de plus petite taille, souvent incolores et plus facilement solubles dans l'eau (voir 2.7.6.2). Ce traitement ne peut être réalisé qu’à la condition qu'aucun colorant sensible à la réduction n'ait été utilisé pour la teinture.

Dans le procédé traditionnel, après avoir teint le polyester à 130°C, le bain de teinture (acide) doit être refroidi à 70°C avant d’être évacué pour amener la fibre à une température inférieure à sa température de transition vitreuse. Le post-traitement réducteur doit être réalisé dans un bain neuf en milieu alcalin à 80°C avec de l'hydrosulfite et un dispersant. Ensuite le bain est évacué, et deux étapes de lavage ou plus, sont nécessaires pour éliminer les résidus d'alcali et d'agent réducteur. Le pH du textile doit se situer entre 4 et 7 avant son entrée dans le vaporiseur pour éviter le jaunissement. Par conséquent, le rinçage doit être réalisé en milieu acide.

Outre les problèmes environnementaux engendrés par l'utilisation de l'hydrosulfite en tant qu'agent réducteur (voir 2.7.8.1), ce procédé implique trois changements de bain (y compris les cycles de montée en température et de refroidissement) et deux changements de pH des bains de traitement : du pH acide du bain de teinture à l'alcalinité élevée du bain de post-traitement pour revenir à nouveau à des niveaux acides dans les bains de rinçage. Ce double changement a pour effet des consommations d'eau, d'énergie et de produits chimiques supérieures, un temps plus long et des quantités de sel plus importantes dans les effluents.

Deux approches différentes sont préconisées :

L'approche A consiste à utiliser un agent réducteur à base d'un dérivé d'acide sulfinique spécial à chaîne courte, qui peut être directement ajouté dans le bain de teinture acide épuisé. Etant liquide, cet agent réducteur peut être dosé automatiquement. En outre sa toxicité est faible et il est facilement biodégradable [179, UBA, 2001] , [181, VITO, 2001] .

L'approche B consiste à utiliser des colorants dispersés, qui peuvent être éliminés par hydrolyse en milieu alcalin plutôt que par réduction. Il s'agit de colorants dispersés azoïques contenant des groupes phtalimides [182, VITO, 2001] .

Principaux avantages environnements

Approche A

Cet agent réducteur pouvant être utilisé dans une gamme de pH acide, il est avant tout possible de réaliser d'importantes économies d'eau et d'énergie. Comparé au procédé classique, la réduction de la consommation d'eau peut atteindre jusqu'à 40 %.

Par ailleurs, ces dérivés d'acide sulfinique aliphatiques à chaîne courte sont facilement biodégradables (le produit n'est pas volatil et soluble dans l'eau et, selon le test OCDE 302B, la réduction du COD (carbone organique dissous) après 28 jours est supérieure à 70 %). La teneur en soufre du produit est d'environ 14 % par rapport à 34 % pour le dithionite de sodium, et comparativement au procédé classique, la quantité de sous-produits (sulfites et sulfates) peut être réduite de moitié (voir tableau ci-dessous).

Il est également intéressant de noter qu'à la différence du dithionite de sodium, le produit est non corrosif, non irritant, ininflammable et qu'il ne dégage aucune odeur désagréable. Par rapport au dithionite, il permet une amélioration de la sécurité au poste de travail et une réduction des nuisances olfactives.

Recette

Concentration en

soufre dans l’effluent global⁽¹⁾     (mg/l)

Teneur en soufre⁽²⁾

(mg/kg polyester)

Concentration maximale en sulfite dans l’effluent global⁽¹⁾ (mg/l)

Teneur maximale ⁽²⁾ en sulfite

(mg/kg polyester)

Dithionite de

sodium

(3 g/l)

2 bains de rinçage

260

4 100

640

10 300

Acide sulfinique

(3 g/l)

2 bains de rinçage

100

1 700

130

2 000

Acide sulfinique

(3 g/l)

1 bain de rinçage

200

1 700

260

2 000

Source : [179, UBA, 2001] , à savoir  "WO 98/03725; BASF Aktiengesellschaft, Priority, July 23rd 1996"

Remarques :

(1)     Effluent global : la somme du bain de teinture épuisé, du bain de dépouillement et des bains de rinçage

(2)     Les données ont été calculées en supposant un rapport de bain de 1:4

Tableau 4.19 : Concentrations et teneur en soufre et sulfite dans les effluents globaux provenant de procédés réalisés avec des agents réducteurs à base de dithionite de sodium ou d'acide sulfinique

Approche B

Avec les colorants éliminables en milieu alcalin, il est possible d'éviter l'utilisation d'agents réducteurs à base d'hydrosulfite ou d'autres types d'agents réducteurs, ce qui se traduit par une demande d'oxygène plus faible dans l'effluent final.

Ces colorants pouvant être appliqués dans le même bain que les colorants réactifs pour le coton, il est alors possible de teindre les mélanges polyester/coton par un procédé en un seul bain et deux phases. Ce procédé présente des avantages environnementaux supplémentaires en terme de consommations d'eau et d'énergie.

Données opérationnelles

Approche A

Dans la plupart des cas, il est possible de remplacer l'hydrosulfite concentré par la même quantité de produit de substitution. Dans un procédé type, on ajoute dans le bain de teinture épuisé 1 à 1,5 ml/l d'agent réducteur (pour les coloris moyens) et 1,5 à 2,5 ml/l (pour les coloris foncés). Le traitement est réalisé pendant 10 à 20 minutes à une température de 70 à 80°C, suivi d'un rinçage à chaud, puis à froid [179, UBA, 2001] .

Pour que la technique préconisée apporte un maximum d'avantages environnementaux et économiques, il est primordial de ne consommer que la stricte quantité d'agent réducteur nécessaire pour réduire le colorant. Par conséquent, il convient d'éviter le plus possible la décomposition de l'agent réducteur par l’oxygène présent dans la machine. Pour cela, une technique efficace consiste à utiliser de l'azote pour éliminer l'oxygène du bain et de l'air dans la machine [182, VITO, 2001] .

Pour certains polyesters, qui présentent un pourcentage plus élevé d'oligomères migrant à la surface au cours de la teinture, il est avantageux de réaliser le post-traitement dans un nouveau bain.

Approche B

L'exemple ci-dessous fournit une comparaison entre deux recettes équivalentes, l'une à base de colorants éliminables en milieu alcalin, l'autre à base de colorants dispersés classiques.

Recette à base de colorants éliminables en milieu alcalin

Recette à base de colorants classiques

- colorant 40 g/kg

- colorant 55 g/kg

- stabilisant du pH 25 g/kg

- acide acétique 25 g/kg

- agent d'égalisation 10 g/kg

- agent d'égalisation 10 g/kg

- agent d'unisson 5 g/kg

- dispersant 12 g/kg

- détergent 12 g/kg

Grâce aux colorants dispersés éliminables en milieu alcalin, il n'est pas nécessaire d'utiliser des agents d'unisson, des dispersants ou des détergents. En outre, les quantités de colorant à mettre en œuvre sont plus faibles. Les avantages environnementaux en résultant sont évidents.    

Interactions

Approche A) Lorsque l'on utilise le réducteur dans le bain de teinture, les particules de colorant dispersé non fixées sont détruites par réduction. Ainsi, l'effluent est en grande partie décoloré. Cependant, les sous-produits des réactions de réduction risquent d'être plus dangereux que le colorant d'origine (par exemple des amines aromatiques provenant de la réduction de colorants azoïques). Par conséquent, avant l'évacuation, l'effluent doit faire l'objet d'un traitement pour piéger les oligomères du polyester et détruire les amines aromatiques).

Approche B) Aucune.

Applicabilité

Approche A) Il est possible d'utiliser cette technique dans tous types de machines de teinture, non seulement pour les fibres de polyester, mais aussi pour les fibres polyacryliques, d’acétate de cellulose et leurs mélanges. La seule restriction concerne les mélanges contenant de l’élasthanne.

Approche B) On utilise actuellement les colorants éliminables en milieu alcalin à la fois pour les fibres polyester et les mélanges polyester /coton, sachant que pour ces derniers, les avantages obtenus des points de vue environnemental et économique sont plus importants.

Aspect économique

Approche A) Il est possible d'obtenir des économies importantes liées à une productivité améliorée, une réduction des consommations d'énergie, d'eau et de produits chimiques, et une charge plus faible dans les eaux usées.

Approche B) Les colorants éliminables en milieu alcalin sont plus chers que les colorants dispersés classiques (environ deux fois plus, sachant que le coût d'une recette à base d'un colorant éliminable en milieu alcalin est d'environ 0,5 euro/kg, tandis que le coût d'une recette à base de colorants classiques est de l'ordre de 0,2 euro/kg). Toutefois, on peut s'attendre à ce que l'approche B permette de réduire les temps de traitement (productivité accrue) et les consommations d’eau, d’énergie et de produits chimiques (en particulier lorsque l'on utilise ces colorants pour les mélanges polyester/coton).

Enjeux

Les réductions des coûts (productivité accrue) et l'amélioration de la performance environnementale (en particulier en ce qui concerne la teneur en sulfite dans les eaux usées) constituent les principales raisons d’utiliser ces deux techniques.

Usines de référence

Approche A : Au moins cinq usines d'ennoblissement en Allemagne ainsi que d’autres dans le monde utilisent la technique préconisée [179, UBA, 2001] .

Approche B : De nombreuses usines en Europe.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , à savoir "BASF Aktiengesellschaft, Technical information TI/T 7043 d, 1998", [180, Espagne, 2001] , [182, VITO, 2001] , [181, VITO, 2001] , [59, L. Bettens, 2000] .

4.6.6       Teinture avec des colorants au soufre

Description

Les colorants au soufre jouent un rôle important pour teindre le coton dans des coloris moyens à foncés (en particulier en noir) avec une grande solidité à la lumière et au lavage. Etant insolubles dans l'eau, ces colorants doivent être transformés en "leuco-dérivé" soluble dans l'eau au cours du procédé de teinture (voir également section 9.9).

Les colorants au soufre traditionnels sont commercialisés sous forme d'une poudre. Préalablement à la teinture, il convient de les réduire avec du sulfure de sodium dans des conditions alcalines. Les colorants au soufre "pré-réduits"/"prêts à l’emploi" sont également utilisés couramment. Disponibles sous une forme liquide, leur formulation contient déjà l'agent réducteur (la teneur en sulfure pouvant être supérieure à 5 % [179, UBA, 2001] ).

L'excès de sulfure (provenant du colorant et de l'agent réducteur) est responsable de la toxicité aquatique et des nuisances olfactives (dans l'environnement du poste de travail) (voir également section 2.7.8.1 – " Agents réducteurs à teneur en soufre").

L’impact environnemental de la teinture au soufre s'est nettement amélioré, grâce à l'introduction de nouveaux colorants au soufre et d’agents réducteurs de substitution.

Il est possible de remplacer avec succès les colorants au soufre classiques liquides et sous forme de poudre par [179, UBA, 2001] :

des colorants pré-réduits (formulations liquides avec une teneur en sulfure <1 %) (se référer à "DyStar, 2001"),

des colorants non pré-réduits, exempts de sulfure (solubles dans l'eau sous la forme oxydée) (se référer à "DyStar, 2001"),

des colorants dispersés stabilisés, non pré-réduits et exempts de sulfure (sous forme d'une poudre ou liquide) (se référer à "DyStar, 2001"),

des colorants non pré-réduits, exempts de sulfure (suspension stable) (se référer à "DyStar 2001").

Contrairement aux anciens colorants au soufre à faible pouvoir de réduction, tous ces types de colorants peuvent être employés sans ajout de sulfure de sodium (dans les formulations liquides pré-réduites une faible quantité de sulfure de sodium est toujours présente). On utilise comme réducteurs les systèmes chimiques binaires ci-après ("DyStar, 2001") :

combinaison de dithionite et de glucose,

combinaison d'hydroxyacétone et de glucose (rarement),

combinaison d'acide formamide sulfinique et de glucose (rarement).

Le glucose est ajouté au dithionite de sodium pour éviter une sur-réduction. Dans la première énumération ci-dessus (voir troisième alinéa) il est possible de se passer de l'adjonction de glucose si l'on utilise des formulations de colorants stabilisés, exempts de sulfure. Avec les colorants au soufre non pré-réduits mentionnés au dernier alinéa, il est possible de réaliser la phase de réduction en utilisant uniquement du glucose ("Clariant 2001").

Dans le passé, l'utilisation du bichromate de sodium en tant qu'agent oxydant (appliqué pour ré-oxyder le colorant à l'état initial insoluble après l'adsorption sur la fibre) a soulevé un problème supplémentaire associé à la teinture en colorants au soufre. Maintenant, le bichromate de sodium est entièrement remplacé par le peroxyde d'hydrogène, le bromate, l'iodate et le chlorite.

Le peroxyde d'hydrogène constitue l'agent oxydant le plus utilisé. Le bromate, l'iodate et le chlorite sont détectés sous forme d'AOX. Toutefois, n’étant pas des composés organohalogénés, ils ne conduiront probablement pas à la formation de produits organohalogénés dangereux (seuls certains produits à base de chlorite, qui contiennent du Cl₂ ou du chlore en tant qu'activateur, sont probablement susceptibles de générer des AOX dangereux).

Principaux avantages environnementaux

La réduction de la teneur en sulfure dans les rejets constitue le principal avantage environnemental. Celui-ci résulte de l’utilisation de colorants au soufre à faible teneur en sulfure ou exempts de sulfure, utilisés conjointement avec des agents réducteurs exempts de sulfure.

Afin de tirer le meilleur profit environnemental et des avantages économiques de la technique préconisée, il est primordial de n'utiliser que la stricte quantité d'agent réducteur nécessaire à la réduction du colorant. Par conséquent, il convient d'éviter le plus possible la décomposition de l'agent réducteur par l'oxygène présent dans la machine. Pour garantir cela, une technique efficace consiste à utiliser de l'azote pour éliminer l'oxygène du bain et l'air dans la machine [182, VITO, 2001] .

Données opérationnelles

Ci-dessous un exemple de recette pour teindre le coton dans une machine de teinture, type Jet (rapport de bain de 1:6 à 1:8 ; durée du procédé de teinture 45 mn à 95°C) [179, UBA, 2001] (voir "DyStar, 2001") :

colorant au soufre non pré-réduit : 10 %,

agent mouillant : 1 g/l,

solution de soude caustique (38 Bé) : 15 à 20 ml/l,

carbonate de sodium : 8 à 10 g/l,

sel : 20 g/l,

glucose : 10 - 12 g/l,

dithionite de sodium : 8 à 10 g/l ou hydroxyacétone : 4 à 5 g/l ou acide formamide sulfinique: 4 à 5 g/l.

Interactions

Si l'on utilise du dithionite de sodium en tant qu'agent réducteur, la teneur en sulfite dans les eaux usées doit être prise en compte (voir section 2.7.8.1).

Applicabilité

Les colorants et agents réducteurs décrits dans la présente section s'utilisent dans les machines de teinture existantes et nouvelles (aussi bien par la technique de teinture par épuisement que par celle à la continu). Cependant, des écarts de nuances peuvent être constatés par rapport à des procédés traditionnels [179, UBA, 2001] .

Aspect économique

Le prix des colorants stabilisés non pré-réduits, exempts de sulfure, est supérieur à celui des colorants au soufre traditionnels. Aucune information détaillée n’est donnée [179, UBA, 2001] .

Enjeux

La santé et la sécurité des salariés, les nuisances olfactives et les problèmes liés à la présence de sulfures dans les eaux usées sont les principaux enjeux.

Usines de référence

De nombreuses installations en Europe et dans le monde entier.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [51, OSPAR, 1994] P071, [183, VITO, 2001] .

4.6.7       Réduction des bains résiduels de teinture lors de la teinture au foulard

Description

Les principales sources de rejets engendrés par les procédés de teinture par foulardage sont dues au rejet des bains de teinture résiduels provenant de la bacholle, des pompes et des tuyauteries à la fin de chaque lot avant le démarrage d'une nouvelle couleur (voir section 3.3.3.5.4 pour de plus amples détails sur les niveaux d'émission et de consommation).

Il est possible de réduire ces pertes en réalisant l’imprégnation par un système à lèvres (exemple :"Flex-shaft") ou en minimisant le volume de la bacholle de teinture (exemple : "U-shaft").

Figure 4.15 : Représentation de systèmes d'application du bain de teinture : bacholle à volume réduit "U-shaft" (A) et système à lèvres "Flex-shaft" (B)

En outre, il est possible de réduire les pertes par :

des systèmes de dosage contrôlé des produits utilisés. La solution de colorants et les produits auxiliaires sont dosés sur la base de la recette spécifique et distribués de manière distincte puis mélangés avant leur alimentation dans le foulard.

le dosage du bain de foulardage se fait par le biais de la mesure du taux d’emport. La quantité de bain consommée est reliée à la quantité d’étoffe teinte (c'est-à-dire la longueur de l’étoffe multipliée par son poids spécifique). Ces valeurs sont automatiquement traitées pour être utilisées ensuite pour le prochain lot identique, afin de réduire la quantité de bain inutilisé. Toutefois, ce système ne peut éviter l'existence du bain de teinture résiduel dans la cuve d'alimentation. La technique «rapid batch dyeing » représente une autre amélioration. Dans ce cas, plutôt que d'être préparée en une seule fois (pour l'ensemble du lot) avant le démarrage de la teinture, on prépare la solution du colorant juste à temps, en plusieurs fois, sur la base des mesures du taux d’emport réalisées en ligne.

Principaux avantages environnementaux

Les bacholles traditionnelles ont une capacité pouvant aller de 30 jusqu'à 100 litres. Le passage à une bacholle "U-shaft" (d'une capacité de 12 litres) permettra de réduire la quantité de bain non utilisé de 60 % à près de 90 %, par rapport au système de bacholle classique. Le système à lèvre (5 litres) permet une réduction pouvant atteindre 95 %.

La distribution séparée de produits chimiques et de colorants évite un gaspillage de ces produits, qui ne peuvent être réutilisés ultérieurement si un pré-mélange a déjà été effectué. La préparation du bain de teinture en cours de production à partir des mesures du taux d’emport effectuées en ligne, permet de réduire le bain de teinture résiduel dans les cuves d'alimentation dans une fourchette de 5 à 15 l par rapport à un volume initial pouvant atteindre 150 litres.

En outre, les machines de teinture récentes permettant un rinçage avec une quantité d’eau minimale, permettent une économie d'eau supplémentaire de 25 %.

Données opérationnelles

L'entretien régulier est essentiel pour garantir la précision et la performance requises de l'équipement. En particulier, la précision du système de dosage (par exemple les pompes) et la mesure du taux d’emport doivent faire l'objet d'un contrôle à intervalles réguliers. Lors de la mesure du taux d’emport, il convient de déterminer le poids spécifique de l’étoffe avant teinture et non pas de la matière écrue avant pré-traitement.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Les techniques décrites sont recommandées à la fois pour les machines de teinture à la continu et en semi-continu nouvelles et existantes. Toutefois, il est souvent plus opportun d'attendre et d'installer des machines entièrement nouvelles, qui tiennent déjà compte de l'ensemble des recommandations, plutôt que de moderniser en partie des machines existantes [59, L. Bettens, 2000] .

La teinture par le système à lèvre n'est pas adaptée aux étoffes légères (en dessous de 220 g/m), ni aux étoffes ayant un bon pouvoir mouillant. Pour les textiles brossés ou grattés, le temps d’imprégnation risque d'être trop court, ce qui a un effet négatif sur la reproductibilité [179, UBA, 2001] .

Il convient de faire particulièrement attention aux tricots et aux étoffes élastiques.

Aspect économique

Le coût d'investissement dans un système de dosage automatique et une bacholle à volume réduit ("U-shaft", par exemple) est d'environ 85 000 euros (pour une largeur de référence de 1 800 mm). Pour les usines d'ennoblissement produisant 15 lots par jour une économie de 85 000 euros sera réalisée en un an (en estimant l'économie à 50 litres d'eau par lot avec un coût du bain de teinture de 0,5 euro/l). [179, UBA, 2001]

Par ailleurs, il y a lieu de tenir compte des avantages complémentaires que constitue le volume réduit des rejets à traiter.

Enjeux

Les restrictions imposées par la législation environnementale (par exemple la couleur des effluents) ont certainement motivé les usines à prendre des mesures visant à réduire le rejet d'effluents concentrés. Toutefois, elles ne doivent pas être considérées comme étant la seule motivation. Le fait d'éviter le gaspillage de matières premières coûteuses (colorants et produits auxiliaires), conjointement à l'amélioration de la reproductibilité (correcte dès la première fois) et de la productivité grâce à une meilleure maîtrise du procédé, joue un rôle important dans la mise en œuvre de cette technique.

Usines de référence

En Europe et dans des pays extérieurs à l'Europe, environ 40 usines utilisent avec succès la technique décrite. Ces installations sont équipées du système de dosage individuel en ligne de colorants/produits auxiliaires en combinaison avec des dispositifs d’évaluation du taux d’emport pour la préparation du prochain lot identique. La technique « rapid batch dyeing » est une réussite dans, au moins, une usine d'ennoblissement en Europe.

Ci-après les fournisseurs du système « rapid batch dyeing » [179, UBA, 2001] :

E. Kusters Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, division textile, D-47805 Krefeld

Kleinewefers Textilmaschinen GmbH, D-47803 Krefeld

Seybert & Rahier GmbH & Co. Betriebs-KG, 34376 Immenhausen

Références bibliographiques

[51, OSPAR, 1994] (P082), [179, UBA, 2001] , [59, L. Bettens, 2000] .

4.6.8       Post-savonnage enzymatique de la teinture en colorants réactifs

Description

La teinture et l'impression en colorants réactifs exigent un certain nombre d'étapes de savonnage et de rinçage pour éliminer du support le colorant n’ayant pas réagi avec la fibre et hydrolysé. L'élimination de la fibre de tout colorant non fixé est essentielle pour obtenir une solidité au mouillé optimale, mais ces opérations conduisent à des consommations d'énergie, d'eau et de produits chimiques importantes pour le procédé de teinture dans son ensemble.

La technique préconisée consiste à adopter un traitement enzymatique pour éliminer le colorant non fixé, non seulement de la fibre, mais aussi du bain de teinture épuisé. La décoloration enzymatique a fait ses preuves sur des colorants réactifs de type : Levafix, Remazol, Cibacron, Procion et Synozol [179, UBA, 2001] .

Généralement, le traitement enzymatique a lieu au cours de la quatrième ou cinquième étape de rinçage (voir tableau ci-dessous).

Séquence du post-savonnage classique

Séquence du post-savonnage enzymatique

5 min. de rinçage par débordement

5 min. de rinçage par débordement

10 min. à 40°C

10 min. à 40°C ; neutralisation

10 min. à 40°C; neutralisation

10 min. à 60°C

10 min. à 95°C

10 min. à  95°C

10 min. à 95°C

15 min. à 50°C ; traitement enzymatique

10 min. à 50°C

10 min. à 30°C

10 min. à 30°C

-

Source : [179, UBA, 2001] en se référant à "Bayer, 2000"

Tableau 4.20 : Comparaison des étapes de traitements entre un post-savonnage classique et un traitement enzymatique (teinture par épuisement)

Principaux avantages environnementaux

Selon le tableau 4.20, il est possible d'éviter l'une des étapes de rinçage à chaud, en faisant appel au post-traitement enzymatique. Les économies d'eau, d'énergie et de détergents constituent les principaux avantages réalisables grâce à cette technique [179, UBA, 2001] .

Données opérationnelles

Le traitement enzymatique doit être réalisé comme suit (procédé discontinu) [179, UBA, 2001] :

remplissage d'eau douce (50°C),

adjonction d'une solution tampon pour ajuster le pH,

contrôle du pH (adjonction d'acide acétique, si nécessaire),

adjonction de l’enzyme (0,25 g/l),

traitement pendant 10 min,

vidange.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Cette technique s'applique d'ores et déjà à la teinture par épuisement en colorants réactifs. L'application à la teinture à la continu et à l'impression est actuellement en cours de développement.

Pour la plupart des colorants réactifs le post-savonnage enzymatique est possible. Toutefois, à titre de précaution, un test en laboratoire est recommandé.

Aspect économique

Des économies au niveau des consommations d'eau et d'énergie ainsi que la durée réduite du procédé figurent parmi les avantages économiques réalisables.

Aucune information sur le coût des traitements enzymatiques n'est disponible.

Enjeux

Un potentiel d'économies réalisables et une qualité améliorée (solidité supérieure) du produit final [179, UBA, 2001] .

Usines de référence

Plusieurs usines d'ennoblissement en Allemagne et dans le monde entier appliquent le post-traitement enzymatique [179, UBA, 2001] .

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001] .

4.6.9       Méthode de fixation sans silicate pour la teinture Pad-Batch à froid

Description

Le silicate de sodium s'emploie souvent en teinture Pad-Batch à froid, principalement pour augmenter la stabilité du bain de foulardage et éviter la carbonatation au niveau des lisières. Cependant, le silicate de sodium est à l'origine d'un certain nombre de problèmes, dont la formation de dépôts de silicate à la surface du support textile et sur le matériel, une augmentation de la teneur en sel dans l'effluent, etc.

Des solutions d'alcali, hautement concentrées, exemptes de silicate ont été développées et sont actuellement disponibles sur le marché. Il s'agit de produits prêts à l'emploi (mélange d'alcali en solution aqueuse, soigneusement mis au point), qui s'utilisent facilement avec les systèmes de dosage modernes. Ces produits sont particulièrement adaptés au procédé Pad-Batch à froid.

Principaux avantages environnementaux

Il est possible d'obtenir les avantages ci-après :

absence de résidus d'alcali dans la cuve de préparation étant donné que, contrairement au silicate de sodium, l'alcali peut être ajouté sous forme d'une solution toute faite et ne nécessite donc aucune préparation ;

aucune formation de dépôts difficiles à éliminer par lavage sur le support et le matériel

aucun besoin de produits auxiliaires supplémentaires dans le bain de foulardage pour éviter la formation de dépôts ;

teneur en électrolyte plus faible dans l'effluent ;

possibilité d'utiliser pour le traitement des eaux usées des techniques de filtration sur membrane (absence de cristallisation dans les filtres, tuyauteries et vannes, et de colmatage des membranes, ce qui est le cas avec le silicate de sodium).

Données opérationnelles

Les pompes à membranes comme les pompes de type SERA pour le dosage de la solution d'alcali avec la solution des colorants dans un rapport de 4:1, sont adaptées à l'application du produit [179, UBA, 2001] .

La figure 4.16 représente une courbe-type de dosage. L'utilisation d'une courbe à la place des étapes d'adjonction d'alcali classiques, apporte des avantages supplémentaires en terme de reproductibilité [179, UBA, 2001] .

Figure 4.16 : Courbe de dosage pour la solution d'alcali prête à l'emploi

[179, UBA, 2001]

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

La technique s'applique à la fois aux installations existantes et nouvelles. Toutefois, pour les installations existantes, il peut s'avérer nécessaire de prendre des mesures supplémentaires pour l'optimisation et la maîtrise du procédé, afin de garantir des conditions constantes [179, UBA, 2001] .

Aspect économique

Le coût des solutions d'alcali prêtes à l'emploi est supérieur à celui des agents de fixation ordinaires.

Les solutions d'alcali prêtes à l'emploi sont destinées aux bacholles récentes à capacité minimale où le temps de renouvellement du bain de foulardage est très court et, où une constance du bain n'est pas nécessaire. L'absence de silicate de sodium affecte néanmoins la stabilité du bain. Par conséquent, il est nécessaire de contrôler plus efficacement le procédé (par exemple par le biais du contrôle de la température du bain de teinture), et les coûts d'investissement correspondants doivent donc être également pris en compte.

Les avantages économiques sont les suivants [179, UBA, 2001] :

ce système ne nécessite que deux unités de dosage (1 pour la solution du colorant et 1 pour la solution d'alcali prête à l'emploi) : le coût d'investissement dans les systèmes de dosage est donc plus réduit qu’avec les méthodes classiques de fixation à base de silicate, qui nécessitent la mise en place de trois unités de dosage (1 pour la solution des colorants, 1 pour le silicate et 1 pour l'alcali). Le coût d'investissement pour une unité de dosage est d'environ 12 000 euros ;

aucun besoin de changer fréquemment les manchons du foulard par suite de formation de dépôts de silicate. Le coût pour le remplacement du manchon du foulard est estimé entre environ 7 000 et 10 000 euros ;

la teneur en électrolyte plus faible du bain réduit la substantivité des colorants hydrolysés, ce qui facilite leur élimination au lavage. Il en résulte des consommations d'énergie et d'eau plus faibles pendant l'étape de savonnage ;

une vitesse de production plus élevée des foulards et des unités de lavage ;

une meilleure reproductibilité grâce au contrôle des conditions du procédé.

En conclusion, les coûts liés au procédé global sont plus faibles qu’avec les méthodes de fixation traditionnelles.

Enjeux

Parmi les principaux avantages [179, UBA, 2001]  :

une meilleure reproductibilité,

une réduction des coûts du procédé dans son ensemble,

la manipulation plus facile du produit (étant donné qu'il est possible de disposer de l'alcali sous une forme liquide et dosable dans la concentration requise, sans que cela entraîne des problèmes de cristallisation),

l'absence de dépôts et un meilleur comportement à l'élimination par lavage,

la possibilité de faire appel aux techniques de filtration sur membrane pour le traitement des eaux usées.

Usines de référence

De nombreuses usines d'ennoblissement en Europe utilisent déjà les solutions d'alcali prêtes à l'emploi, parmi lesquelles Miroglio en Italie, T.I.L. à Lyon en France, Riedel & Tietz Textil GmbH, D-09212 Limbach-Oberfrohna en Allemagne et Fussenegger, A-Dornbirn en Autriche constituent quelques exemples.

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001]

4.6.10  Teinture par épuisement des fibres cellulosiques avec des colorants réactifs polyfonctionnels à taux de fixation élevé

Description

La mise au point de colorants réactifs avec un très fort pouvoir de fixation constitue l'un des principaux objectifs des études dans le domaine de la recherche et du développement (voir également les sections 9.8 et 2.7.8.1 – "Colorants"). Les colorants bifonctionnels (polyfonctionnels) contenant deux groupes réactifs similaires ou différents, offrent des niveaux de fixation très élevés en teinture par épuisement. Grâce à leurs deux groupes réactifs, la probabilité d'une réaction chimique avec les fibres cellulosiques est plus grande pour les colorants biréactifs que pour les colorants monofonctionnels contenant un seul groupe réactif. Si l'un des groupes réactifs est hydrolysé pendant le procédé de teinture, l'autre groupe est toujours susceptible de réagir chimiquement avec les groupes hydroxyles de la cellulose. Par ailleurs, la combinaison de deux groupes réactifs dans le même colorant présente les avantages de deux groupes distincts (par exemple un haut degré de fixation associé à des niveaux élevés de solidité et de lavabilité). Toutefois, les colorants polyfonctionnels ne sont pas nécessairement meilleurs. Seule l'association correcte de groupes réactifs font que ces colorants sont supérieurs aux colorants monoréactifs ordinaires.

Voici des exemples de ces gammes de colorants à taux de fixation élevé [179, UBA, 2001]  :

Cibacron FN (épuisement à chaud : 50 à 60 °C) (Ciba),

Cibacron H (épuisement à chaud : 80 à 90°C) (Ciba),

Drimarene HF (Clariant),

Levafix CA (Dystar),

Procion H-EXL/ XL+ (Dystar),

Sumifix HF (Sumitomo).

La figure 4.17 illustre deux exemples de colorants. Le premier a deux groupes réactifs de type monofluorotriazine ; le deuxième (réactif noir 5) a deux groupes réactifs de vinyl sulfone. Il existe également des colorants réactifs avec deux groupes réactifs différents.

Figure 4.17 : Deux exemples de colorants polyfonctionnels

[179, UBA, 2001]

Principaux avantages environnementaux

La fixation d'un colorant réactif sur la cellulose est exprimée en pourcentage de la quantité totale de colorant appliquée (taux de fixation parfois également appelé "fixation absolue") ou en pourcentage du colorant épuisé (taux d'épuisement parfois également appelé "efficacité de fixation"). Dans le cas de colorants monofonctionnels, le taux de fixation est d'environ 60 % (avec un taux d'épuisement d'environ 70 %). Ainsi, 40 % du colorant est perdu dans l'effluent. Dans le cas de colorants réactifs bifonctionnels, le taux de fixation est de 80 % et l'on obtient un taux d'épuisement supérieur à 90 %. Il en résulte une réduction significative du colorant inutilisé retrouvé dans les rejets aqueux (ce qui équivaut à une réduction de la coloration et de la charge organique).

Ceci présente un avantage particulier si l'on utilise les techniques d'oxydation avancée pour le traitement du colorant dans l'effluent (voir section 4.10.7). Il est à noter, toutefois, qu'une quantité moindre de colorant dans l'effluent ne réduit pas nécessairement la couleur visible. L’intensité tinctoriale des nouveaux colorants réactifs s'est améliorée de façon significative, ce qui se traduit par la possibilité d'obtenir des nuances plus intenses avec une quantité moindre de colorants. Par conséquent, on retrouve moins de colorant dans l'effluent, mais la coloration visible risque d'être toujours importante [190, VITO, 2001] .

Les nouveaux colorants (et procédés) permettent également des économies potentielles en ce qui concerne les consommations d'eau, d'énergie et de produits chimiques. Ainsi, par exemple, les colorants Levafix CA (Dystar), récemment lancés sur le marché, atteignent une fixation supérieure à 90 % avec des quantités de sel modérées.

Pour obtenir le niveau de solidité au mouillé requis, il est possible d'effectuer le post-rinçage avec des consommations d'énergie et d'eau relativement faibles : ceci est lié en partie au haut rendement de fixation des nouveaux colorants bifonctionnels (seule une petite quantité de colorant non fixée doit être enlevée par lavage). Toutefois, il est plus important de noter que certains nouveaux colorants réactifs ont une affinité plus faible sous la forme hydrolysée, ce qui se traduit par d'excellentes propriétés d'élimination au savonnage.

Une récente innovation de Dystar (les colorants Procion XL+) permet pour certains supports un temps de traitement beaucoup plus court, en combinant les étapes de pré-traitement et de teinture grâce à l’utilisation de colorants polyfonctionnels, qui se fixent à 90°C. On revendique jusqu'à 40 % d'économies de consommation d'eau et d'énergie et plus de 30 % de sel.

Données opérationnelles

Pour faciliter la sélection et l'application des colorants, les fabricants proposent des gammes restreintes, dont chacune comprend des colorants compatibles avec des comportements dans le bain de teinture très proches. Chacune de ces gammes restreintes est destinée à des segments d'application spécifiques. Les fabricants fournissent également des données de compatibilité, ce qui est important pour obtenir une haute reproductibilité, une faible dépendance vis-à-vis des conditions de teinture (par exemple le rapport du bain, la température de teinture, la concentration du sel) et de ce fait un résultat correct dès la première teinture.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Il est possible d'utiliser les colorants réactifs haute fixation dans des machines de teinture de tous types. Toutefois, ils offrent un avantage particulier pour les machines de teinture plus récentes, à faible rapport de bain, qui sont équipées de dispositifs de contrôle multitâches. En effet, dans ces machines ils permettent des gains supplémentaires en terme de réduction des consommations d'énergie et d'eau [179, UBA, 2001] . Il est à noter surtout, que les nouveaux colorants réactifs d'une très bonne solubilité sont adaptés aux rapports de bain ultra-courts [190, VITO, 2001] .

Aspect économique

Comparés aux colorants réactifs ordinaires, le prix au kilogramme des colorants réactifs polyfonctionnels est plus élevé. Néanmoins, leur pouvoir de fixation étant plus élevé, les économies de sel et la réduction des consommations d'eau et d'énergie permettent d'abaisser le coût total.

Enjeux

L'entrée en vigueur de la législation concernant la restriction de la coloration des effluents rejetés est à l'origine du développement de colorants haute fixation. La réduction du coût total du traitement grâce aux colorants à taux de fixation élevé constitue une autre motivation importante [179, UBA, 2001] .

Usines de référence

De nombreuses installations en Europe.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [190, VITO, 2001] , [180, Espagne, 2001] .

4.6.11  Teinture par épuisement en colorants réactifs nécessitant de faibles teneurs en sel

Description

Traditionnellement la teinture par épuisement des fibres cellulosiques en colorants réactifs exige d'importantes quantités de sel pour améliorer l'épuisement (généralement 50 à 60 g/l, mais également jusqu'à 100 g/l pour les coloris foncés - voir également sections 2.7.3 et 2.7.8.1 – "Sel"). Plusieurs fabricants de colorants ont développé des gammes de colorants ainsi que des procédés d'application innovants, qui ne nécessitent qu'environ les deux tiers de cette quantité. Exemples de produits :

Cibacron LS (Ciba),

Levafix OS (Dystar),

Procion XL+ (Dystar),

Sumifix HF (Sumitomo).

La plupart de ces colorants sont polyfonctionnels et permettent un taux de fixation élevé, apportant ainsi l'avantage supplémentaire de réduire la quantité de colorant non fixée dans les effluents.

Grâce à la quantité réduite de sel nécessaire à leur épuisement, ces colorants sont plus solubles et peuvent donc être utilisés à des concentrations plus élevées que celles nécessaires dans les machines de teinture à faible rapport de bain. Cela offre d'autres possibilités pour réduire le besoin général en sel, ce qui est illustré dans le tableau ci-après.

Teinture en barque à tourniquet

(Rapport de bain

1:20)

Teinture en Jet

(Rapport de bain

1:10)

Teinture en Jet à faible rapport de bain

(Rapport de bain 1:5)

Colorants réactifs

ordinaires (sel 60 g/l)

1 200 kg

600 kg

300 kg

Colorants réactifs à

faible teneur en sel

(sel 40 g/l)

800 kg

400 kg

200 kg

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 4.21 : Quantités de sel nécessaires pour teindre 1 000 kg d’étoffes en coloris moyen

Principaux avantages environnementaux

La consommation de sel nécessaire à la teinture par épuisement de fibres cellulosiques est réduite d'environ un tiers par rapport à la quantité nécessaire avec des colorants réactifs classiques, ce qui a des effets positifs sur la salinité de l'effluent et le fonctionnement des unités de traitement des eaux usées [179, UBA, 2001] .

Les colorants réactifs nécessitant de faible teneur en sel sont des colorants à forte affinité ; ce qui les rend moins faciles à éliminer au savonnage que les colorants à faible ou moyenne affinité. Cependant, on commercialise de plus en plus des colorants dont la forme hydrolysée (non fixés) a une faible affinité ce qui facilite les opérations de savonnage.

Données opérationnelles

Plus la concentration en sel est faible, plus le système devient sensible à tout changement de paramètres qui influencent l'épuisement. Pour que les ennoblisseurs puissent disposer de la flexibilité dont ils ont besoin, les fabricants de colorants ont développé des trichromies à haute compatibilité (en équilibrant l'affinité et la réactivité de chaque colorant et en minimisant les interactions entre les constituants). Il existe maintenant des colorants dont les propriétés sont très similaires, ce qui fait que les changements des conditions de teinture ont peu d'influence sur eux. Il apparaît qu’un résultat correct du premier coup peut être obtenu (par exemple, avec les colorants Cibacron LS), même si les tailles des lots et les rapports de bain varient fortement, comme c'est le cas, par exemple, pour la teinture de mélanges tels que le mélange polyester/coton [190, VITO, 2001] .

Les fabricants fournissent une documentation technique complète pour leurs gammes de colorants, comprenant des recommandations détaillées sur les faibles quantités de sel à utiliser en fonction de la hauteur de ton, du type de support, de l'équipement utilisé, etc.

La caractéristique la plus importante des colorants réactifs de pointe est la compatibilité des colorants qui font partie de la même gamme (équilibre entre l'affinité et la réactivité de chaque colorant et minimisation des interactions). Grâce à des techniques d’ingénierie moléculaires sophistiquées, il a été possible de concevoir des colorants réactifs avec le profil optimum requis pour obtenir le résultat correct dès la première fois. Leurs taux d’épuisement sont très similaires. Les courbes obtenues pour chaque colorant en fonction de la température et du temps sont superposables. C'est ce qui est important pour obtenir une haute reproductibilité, une faible dépendance des conditions de teinture (par exemple le rapport de bain, la température de teinture, la concentration en sel) et de ce fait une teinture "correcte dès la première fois".

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Bien qu'ils soient adaptés à la fois aux équipements de teinture existants et aux équipements récents, les colorants réactifs nécessitant de faible quantités de sel offrent plus d’avantages s’ils sont utilisés dans des machines de teinture récentes à faible rapport de bain, où il est possible d'obtenir des réductions supplémentaires des consommations d'énergie et d'eau [179, UBA, 2001] .

Aspect économique

Les colorants réactifs nécessitant de faibles quantités de sel sont sensiblement plus coûteux que les colorants réactifs classiques (principalement à cause des techniques sophistiquées qui sont utilisées pour leur fabrication). Toutefois, l'utilisation de ces colorants peut se traduire par une réduction des coûts, dont le niveau dépend des conditions spécifiques d’application.

Enjeux

L'introduction des colorants réactifs à faible teneur en sel a tout d'abord eu lieu dans des zones climatiques arides et à bilan hydrologique négatif (par exemple en Caroline du Nord aux Etats-Unis et à Tiripur, Tamil Nadu en Inde). Ils ont également été utilisés avec succès dans des régions où les usines de teinture rejettent directement dans l'eau douce, et où il est nécessaire de limiter la salinité.

En outre, il ne faut pas oublier que la corrosion provoquée par la présence de sel constitue la principale cause de l'échec du recyclage de l'eau.

Usines de référence

De nombreuses installations en Europe.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [190, VITO, 2001] , [180, Espagne, 2001] , [61, L. Bettens, 1999] .

4.6.12  Suppression des détergents pour le savonnage du coton teint en colorants réactifs

Description

La littérature internationale et l'expérience pratique acquise dans les usines textiles démontrent que les détergents n'améliorent pas l'élimination des colorants réactifs hydrolysés encore présents sur l’étoffe.

Par contre, les températures élevées ont une incidence sur l'efficacité du rinçage. Des tests réalisés avec un rinçage à 90  - 95°C ont démontré que l'élimination est plus efficace et plus rapide. Un rinçage de 10 minutes à 95°C augmente de 30 % l’élimination du colorant réactif non fixé par rapport à un rinçage à 75°C.

De nombreuses usines de teinture pratiquent déjà le savonnage à chaud après la teinture en colorants réactifs, sans utiliser de détergents, ce qui n'a aucun effet négatif sur la qualité du produit. Bien au contraire, après le rinçage à chaud, la solidité des articles est souvent supérieure à celle résultant du rinçage traditionnel avec détergents, agents complexants et neutralisation lors du premier rinçage.

Si on utilise de grands volumes d'eau chaude, il convient de récupérer l’énergie, soit par un échange de chaleur entre l'eau chaude en sortie et l'eau propre froide en entrée, soit par le recyclage de l'eau chaude et la réutilisation de l'énergie et de l'eau.

Principaux avantages environnementaux

Les réductions de la consommation de détergents et de la charge polluante rejetée dans les eaux usées constituent les principaux avantages. Il est évident que le potentiel de réduction variera en fonction du procédé de teinture.

L'expérience acquise par deux unités de teinture (dont l'une teint principalement des tricots et l'autre des vêtements) démontre que le potentiel de réduction peut atteindre environ 1 kg de détergent, 1 kg d'agent complexant et 1 kg d'acide acétique pour 100 kg de textile traité.

Les économies réalisables au niveau de la quantité de produits chimiques consommée pour détruire les colorants réactifs dans les effluents par des procédés de traitement par radicaux libres constituent un avantage supplémentaire. Dans la réaction de Fenton, par exemple, la réaction rapide des radicaux OH*, non seulement avec les colorants, mais aussi, avec de nombreux détergents, permet, si l'on n'utilise pas de détergents, d'économiser une grande quantité de H₂O₂ d'un coût élevé.

Données opérationnelles

Le haut degré de fixation et les excellentes propriétés de lavabilité de certains nouveaux colorants réactifs polyfonctionnels nécessitant de faibles quantités de sel (voir sections 4.6.10 et 4.6.11), permet d’obtenir une solidité au lavage suffisante par le rinçage à chaud sans détergents.

On signale que dans le cas d'arrêts accidentels de machines, des difficultés risquent de survenir. En effet, dans de telles conditions, la température élevée de l'eau de rinçage peut être à l'origine d'une rupture irréversible de la liaison entre les groupes réactifs du colorant et les groupes hydroxyle du coton ou de la viscose [297, Allemagne, 2002] .

Interactions

La substitution du rinçage à basse température par un rinçage à chaud entraîne une consommation d'énergie plus importante, à moins de récupérer l'énergie thermique des effluents de rinçage.

Applicabilité

Au cours des 5 dernières années, une usine textile danoise a totalement exclu l'utilisation de détergents dans le procédé de rinçage après teinture en colorants réactifs. Cette société fabrique des articles tricotés et tissés à base de coton ou de mélanges coton/polyester, qu'elle teint dans tous les coloris et nuances. La mise en œuvre de cette technique est susceptible d'impliquer un changement du type de colorants utilisé. La société en question utilise des colorants réactifs bifonctionnels, tels que le Cibachron C ou le Bezaktiv S ainsi que de l'eau adoucie.

Une autre usine textile, dont l'activité est la teinture de vêtements réalisés à partir de tricots et tissus, n'a pas utilisé de détergents durant les 5 à 6 dernières années, sauf par exemple pour les coloris rouge, rouge foncé ou bordeaux.

Aspect économique

La suppression des détergents constitue l'unique changement au niveau des procédés de production. Les économies sont fonction du nombre de teintures en colorants réactifs réalisées par la société.

Enjeux

Les coûts élevés des produits chimiques et du traitement des eaux usées.

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe. Au Danemark, en particulier, les usines ci-après utilisent  cette technique et constituent quelques exemples : Kemotextil A/S, Sunesens Textilforædling ApS, Martensen A/S.

Références bibliographiques

[78, Danish EPA, 1999] , [7, UBA, 1994] ,

“Environmentally friendly method in reactive dyeing of cotton”. Water Science and Technology Vol. 33, No.6, pp.17-27, 1996”

“Reclamation and re-use of process water from reactive dyeing of cotton”. Desalination 106 (1996) 195-20”

4.6.13  Procédé alternatif de teinture à la continu (et en semi-continu) de tissus cellulosiques en colorants réactifs

Description

La technique en question est un procédé de teinture avec des colorants réactifs sélectionnés, destiné aux fibres cellulosiques. Contrairement aux systèmes classiques de teinture au foulard, elle ne requiert pas de substances additionnelles, telles que l'urée, le silicate de sodium et le sel, ou un temps de séjour long pour fixer les colorants. La recette de teinture inclut : x g/l de colorant 1, y g/l de colorant 2, z g/l de colorant 3, 1 à 2 g/l d'agent mouillant et de l’alcali. Les autres produits auxiliaires sont remplacés par un traitement en vapeur contrôlé pendant le séchage.

L'application du bain de teinture se fait au foulard (taux d’emport sur coton d'environ 70 % et jusqu'à 80 % sur viscose). Après un court passage à l'air, l’étoffe est directement introduite dans le séchoir (séchoir HOTFLUE), où elle demeure pendant 2 minutes.

Dans le procédé classique, l'urée est utilisée en tant que solvant du colorant à la chaleur sèche. L'urée fond à 115°C et se lie à l'eau à une température supérieure à 100°C, permettant ainsi la pénétration du colorant dans l’étoffe pendant la fixation dans le vaporiseur. Dans ce procédé alternatif, l’urée n'est pas nécessaire en raison du réglage des conditions de séchage (120°C et 25 % d’humidité), permettant à l’étoffe de rester à une température de 68°C tant qu’elle est humide.

Lors de l'utilisation de colorants hautement réactifs, une température basse de l’étoffe (68°C), un alcali faible et un temps court (2 minutes) suffisent pour la fixation.

Principaux avantages environnementaux

Il est possible de réaliser une réduction significative de la consommation de produits chimiques selon la figure 4.18.

Figure 4.18 : Consommation des produits chimiques pour 10 millions de mètres lors des procédés Pad-Dry/Pad-Steam, Pad-Batch, Pad-Dry/Thermofix et du procédé alternatif

[180, Espagne, 2001]

Le procédé se caractérise par une absence totale de consommation d'urée, de sel (chlorure/sulfate) ou de silicate de sodium et une alcalinité souvent plus faible (moins de NaOH, en raison du remplacement par le Na₂CO₃, qui dépend des colorants sélectionnés).

Sur la base d'une vitesse de 40 m/mn, la consommation annuelle d'une société, travaillant en 3 équipes en teinture à la continu selon les procédés Pad-Dry/Thermofix ou Pad-Dry/Pad-Steam, devrait se situer aux alentours de 425 tonnes pour l'urée ou de 540 tonnes pour le NaC1. En revanche, une société qui applique la technique alternative, sur 3 équipes également, ne devrait consommer que 22 t/an de bicarbonate de sodium que l'on retrouvera dans l'effluent. En conclusion, en appliquant ce procédé, les eaux usées provenant du lavage ne contiennent que 4 à 5 % de la charge chimique générée par d'autres procédés de teinture [190, VITO, 2001] .

L'élimination de l'urée, en particulier, réduit la quantité de composés azotés dans les eaux usées et évite la présence de produits de décomposition de l'urée dans les rejets gazeux, provenant du procédé Pad-Thermofix.

L'absence de sel présente un double avantage. D'une part, il en résulte une charge en sel plus faible dans l'effluent final, et d'autre part, l'absence de sel facilite l'élimination du colorant par lavage (ce qui se traduit par une réduction de la consommation d'eau et d'énergie au cours des opérations de savonnage). En outre, on utilise maintenant des colorants à faible substantivité sous forme hydrolysée, dont la capacité d'élimination au lavage est excellente.

Par ailleurs, par le biais du contrôle de l’air extrait, il est possible de minimiser la consommation d'énergie.

Données opérationnelles

La figure ci-dessous illustre le profil de température et d'humidité au cours du procédé de fixation.

Figure 4.19 : Température et humidité de l’étoffe pendant le procédé de teinture selon la technique alternative

[180, Espagne, 2001]

Pendant la phase de démarrage de la machine, on introduit de la vapeur pour assurer le maintien des conditions ambiantes dans la chambre du séchoir à une humidité de 25 %.

Parfois, la quantité d'eau évaporée par des étoffes extrêmement légères est insuffisante pour maintenir l'humidité de la chambre à 25 %. Dans ce cas, l'injecteur vaporise la quantité de vapeur nécessaire à l'intérieur de la chambre.

Il convient de souligner que pour obtenir des résultats performants, il est nécessaire d’optimiser le pré-traitement de l’étoffe et de sélectionner des formulations de colorants adaptées.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Le procédé lui-même est simple et idéal à la fois pour les petits lots comme pour les grands. Il constitue une option valable du point de vue économique pour les unités de teinture souhaitant réinvestir.

En plus d'une grande polyvalence et de l’applicabilité à une grande variété d’étoffes, ce procédé, comparé à d'autres techniques de teinture, permet d'obtenir un certain nombre d'avantages en terme de qualité de l’étoffe, parmi lesquels, quelques-uns sont énumérés ci-après à titre d'exemple [180, Espagne, 2001]  :

toucher doux grâce aux conditions de fixation modérées,

migration limitée grâce à une fixation rapide et à la maîtrise de l'humidité (particulièrement importante pour les étoffes à poils, pour lesquelles la solidité au frottement est améliorée par suite d'une plus faible migration du colorant vers les extrémités),

pénétration améliorée sur les étoffes délicates (en comparaison avec le procédé Pad-Thermofix) grâce à l’ambiance humide,

meilleure couverture des ‘cotons morts’ par rapport au procédé Pad-Batch ou à la teinture par épuisement,

teinture de mélanges polyester/viscose et polyester/coton en bain unique avec d'excellents résultats.

Aspect économique

Aucun pré-séchoir infra-rouge n'est nécessaire, sauf pour la teinture d’étoffes lourdes. Néanmoins, l'investissement initial dans un nouveau séchoir HOTFLUE est d'environ 0,75 million d'euros, à l'exclusion du coût pour une cuisine à couleurs automatique [190, VITO, 2001] . Cet investissement est cependant compensé par des économies de produits chimiques/auxiliaires et d'énergie très importantes, une meilleure flexibilité, une plus grande productivité et des avantages environnementaux (moins d'émissions dans l'air et une réduction de la pollution des eaux usées à traiter).

La réduction des coûts en produits chimiques/auxiliaires est due à la suppression du silicate de sodium, du chlorure de sodium et de l’urée dans la recette de teinture. Dans de nombreux cas, on constate également une réduction de la consommation de colorants par rapport aux autres techniques, telles que le procédé Pad-Batch, ce que montre l'exemple du tableau ci-dessous.

Méthode Pad-Batch/ silicate de sodium

Technique alternative

Ecart en %

Levafix Yellow CA

15 g/l

13,7 g/l

-8,7

Levafix Red CA

12 g/l

11,6 g/l

-3,3

Levafix Navy CA

10,4 g/l

10,1 g/l

-2,9

Quantité totale de colorants

37,4 g/l

35,4 g/l

-5,3

Urée

100 g/l

-

-100

Agent mouillant

2 g/l

2 g/l

0

Silicate de sodium à 38°Bé

50 ml/l

-

-100

Soude caustique 50 % ⁽¹⁾

14 ml/l

6 ml/l

-57

Carbonate de sodium ⁽¹⁾

-

10 g/l

+100

Total des produits chimiques

166 g/l

18 g/l

-89

Temps de séjour

12 h

2 min.

Source : [180, Espagne, 2001]

Remarques :

⁽¹⁾ Des différences opérationnelles (selon les colorants sélectionnés) permettent peut-être le remplacement intégral de la soude caustique et du carbonate de sodium par le bicarbonate de sodium (alcalinité inférieure)

Tableau 4.22 : Comparaison entre le procédé classique Pad-Batch et la technique alternative pour la teinture d’un twill 100 % coton mercerisé, 300 g/m, taux d’emport = 75 %

L'augmentation de la productivité par suite de la suppression du temps de séjour long génère des économies significatives par rapport au procédé Pad-Batch traditionnel. En dépit du coût nettement plus réduit de l'équipement nécessaire au procédé Pad-Batch, le procédé alternatif s'est avéré être plus rentable quant au coût de production total. En outre, il permet de répondre plus facilement à l'exigence de l'industrie en terme de grande réactivité. En effet, ne pas faire attendre le client jusqu'au lendemain pour visualiser les coloris permet de lui offrir un meilleur service et des délais de livraison plus courts.

Enjeux

Consommations réduites de produits chimiques et d’énergie, technologie propre durable, part de marché.

Usines de référence

La technique présentée est commercialisée sous le nom Econtrol®, marque déposée par DyStar.

Le procédé Econtrol® est opérationnel en Espagne, Belgique (UCO-Sportswear), Italie, Portugal, Chine, Turquie, Inde, Pakistan et Corée.

4.6.14  Techniques de teinture à contrôle du pH

Description

Des fibres comme la laine, le polyamide et la soie, contiennent des groupes acides faibles et bases faibles (tels que des fonctions carboxyles et amines). Tout comme les acides aminés mères, desquels toutes les protéines sont dérivées, ces fibres présentent des caractéristiques zwitterioniques à des pH proches du point isoélectrique (c'est-à-dire pH auquel la fibre contient des nombres égaux de groupes acides ionisés et basiques protonés).

A un pH inférieur au point isoélectrique, les anions carboxylate sont progressivement neutralisés par l'adsorption de protons, et la fibre acquiert une charge positive (voir équation 1) :

(1) H₃N⁺—(fibre)—COO⁻ + H⁺ = H₃N⁺—(fibre)—COOH

Inversement, si le pH augmente au-delà du point isoélectrique, la fibre se charge négativement par suite de la dissociation des groupes d'acides carboxyliques (équation 2) et par déprotonation des groupes amino due à l'adsorption d'ions hydroxyde ou d'autres anions (voir l'équation 3 ci-dessous) :

(2) H₃N⁺—(fibre)—COOH + OH⁻  = H₃N⁺—(fibre)—COO⁻ + H₂O

(1)   H₃N⁺—(fibre)—COO⁻ + OH⁻  = H₂N—(fibre)—COO⁻ + H₂O

Ces réactions permettent de teindre les fibres à caractéristiques zwitterioniques, en imposant un profil de pH à température constante, au lieu d'un profil de température à pH constant.

Le démarrage du procédé de teinture se fait dans des conditions alcalines au-dessus du point isoélectrique. A ce pH, les groupes carboxyle se dissocient et les groupes anioniques exercent une répulsion sur les colorants anioniques. Cette réaction permet de maîtriser l'adsorption du colorant sur la fibre par une diminution graduelle du pH.

A un pH suffisamment bas, quand le nombre de charges cationiques sur la fibre augmente, le colorant commence à être attiré vers la fibre par des interactions coulombiennes, générant des forces d’attraction supplémentaires, qui ne peuvent être rompues par agitation thermique.

Au pH isoélectrique, une partie des groupes carboxyle est neutralisé et, à des températures plus élevées, le colorant peut migrer rapidement dans la fibre, avec un minimum d'énergie.

Il existe une différence principale entre la teinture à température contrôlée et la teinture à pH contrôlé. Pour la teinture à température contrôlée, on maîtrise le process par l'épuisement du bain de teinture et par la migration du colorant sous l’action de la température. En revanche, dans la teinture à pH contrôlé, le procédé de teinture est contrôlé par l'adsorption du colorant sur la fibre ionisée.

Il est possible de contrôler le profil de pH au cours du procédé de teinture, soit par dosage d'un acide fort ou d'une base, soit en utilisant un système tampon en cours de teinture (mélange d'un acide faible et de sa base conjuguée ou vice-versa). On utilise normalement deux méthodes pour générer un système tampon. L'une consiste à ajouter par dosage un acide faible (l'acide acétique, par exemple) en partant d'un bain alcalin contenant une base forte (ou un acide fort en partant d'une base faible). L'autre méthode consiste à utiliser des générateurs d'acide ou de base pour faire varier progressivement le pH (le sulfate d'ammonium et les esters organiques hydrolysables constituent des exemples de générateurs d'acide).

Principaux avantages environnementaux

L'un des avantages de la teinture isotherme est la possibilité d'éviter l'emploi d'agents d'unisson organiques ou de retardateurs (ajoutés habituellement au bain de teinture pour obtenir un bon unisson).

La teinture à pH contrôlé permet un gain de temps et d'énergie par rapport au procédé à température contrôlée. La réduction de la consommation d'énergie est due au fait que le bain de teinture et la machine n’ont pas besoin d’être portés de la température ambiante à la température de migration (supérieure à la température de teinture optimale). Le gain de temps résulte de phases de montée en température et de refroidissement plus courtes et, du fait qu'aucun temps supplémentaire n'est nécessaire pour le processus de migration.

En outre, cette technique ouvre de nouvelles perspectives au recyclage et à la récupération des bains de teinture épuisés. Grâce au système à pH contrôlé, le bain chaud épuisé peut être recyclé en tant que tel pour le lot suivant, sans être refroidi avant sa réutilisation. Cette possibilité n'existe pas pour la teinture à température contrôlée. En effet, dans ce cas, il n'est pas possible de démarrer le cycle de teinture à la température, dite "de palier". Mais il faut démarrer à une température inférieure (par exemple à 50°C), afin d'éviter une teinture mal unie.

Données opérationnelles

Selon ce qui a été dit précédemment, il est possible de réaliser le contrôle du pH en teinture par épuisement, en équipant la machine avec des systèmes de dosage d'acides et d'alcalis. C'est la méthode la plus efficace, puisqu'elle permet de minimiser la consommation de produits chimiques pour faire varier le pH. Toutefois, le contrôle précis du profil de pH avec cette méthode est difficile, car il doit être mesuré en continu et le bain doit donc être parfaitement homogène. Par conséquent, cette technique est limitée à des machines, types Jet ou barques pour tapis récentes, qui assurent un parfait mélange des articles et du bain. Par ailleurs, en cas d'utilisation d'un acide minéral (l'acide sulfurique par exemple) et d'un alcali, la teneur en sel du bain de teinture risque d'augmenter au-delà du niveau de recyclage du bain.

Au lieu d'utiliser des instruments de mesure du pH, une autre technique consiste à générer une solution tampon pendant le procédé de teinture. Dans ce cas, il n'est plus nécessaire de mesurer le pH [171, GuT, 2001] . Pour ces raisons, les industriels ont tendance à préférer cette technique, bien qu'elle soit d'un coût plus élevé (consommation plus grande de produits chimiques) et plus polluante (charge organique plus importante dans l'effluent).

L'emploi d'eau décarbonatée constitue la meilleure façon de garantir un contrôle optimal du pH, en particulier si l'on utilise des générateurs d'acides faibles (à défaut d'eau décarbonatée, l'acide sera transformé en CO₂ et ne modifiera donc pas le pH du bain).

Interactions

L'application de la technique préconisée ne donne pas lieu à des interactions significatives. Toutefois, la dissociation thermique du sulfate d'ammonium libère de l'ammoniac dans l'atmosphère.

Applicabilité

Le procédé à pH contrôlé s'applique aux fibres à comportement zwitterionique, telles que la laine, le polyamide, la soie, etc. Cette technique est couramment utilisée pour l’obtention de coloris uniformes. Cependant, il existe des restrictions à l’utilisation de ce système pour la teinture de mélanges devant être teints dans des coloris différents (teinture différentielle). Dans ce cas, si les deux types de fibres (ou plus) n'ont pas de profils compatibles de pH au niveau de l'épuisement et de l'adsorption, la teinture à pH isoelectrique est alors préférable.

Le procédé de teinture à pH contrôlé est moins courant pour les fibres dont les groupes fonctionnels sont uniquement basiques ou acides. Néanmoins, il est également avantageux pour la teinture de fibres acryliques en colorants basiques et peut, en principe, être utilisé pour tous types de fibres avec des colorants réactifs "applicables à pH neutre".

On considère généralement que la technique présentée est celle qui convient le mieux à la teinture des tapis en discontinu et à la continu et qu'elle peut éventuellement servir d'exemple pour d'autres produits textiles [59, L. Bettens, 2000] .

Aspect économique

La mise en température et le refroidissement du bain selon un profil de température prédéfini n'étant pas nécessaires, le gain de temps en résultant pour la production constitue l'un des avantages économiques majeures de cette technique.

D'autres avantages en terme de gain de temps et d'économies d'énergie peuvent être obtenus par le recyclage du bain de teinture chaud épuisé, qui peut alors être réutilisé pour le cycle de teinture suivant, sans qu'il soit nécessaire de le refroidir et de le réchauffer.

Les coûts d'investissement sont liés à l'équipement de la machine en unités de dosage et de contrôle du pH et peuvent être considérés comme acceptables.

Aucun investissement n'est nécessaire si le contrôle du pH s'effectue par l'intermédiaire de systèmes tampon ou de générateurs d'acides ou d'alcalis.

Enjeux

Le gain de temps et les économies d'énergie constituent les principaux enjeux dans la mise en oeuvre de cette technique. En outre, elle permet d’envisager plus facilement le recyclage des bains comparativement aux procédés de teinture à température contrôlée.

Usines de référence

Depuis le début des années soixante dix, cette technique est appliquée dans de nombreuses usines de teinture (en particulier dans le secteur du tapis).

Références bibliographiques

[171, GuT, 2001] , [59, L. Bettens, 2000]

4.6.15  Méthodes de chromatage après teinture à faible et ultra-faible teneur en chrome pour la laine

Description

La teinture de la laine en colorants au chrome constitue toujours un procédé très utilisé pour obtenir, à un prix intéressant, des nuances foncées avec d'excellentes propriétés de solidité.

En 1995, le marché mondial des colorants pour la laine s'élevait à environ 24 000 tonnes, avec un pourcentage plus élevé en Asie, en particulier en Chine et au Japon, qu’en Europe. Les colorants au chrome représentent environ 30 % du marché global. On les utilise spécifiquement pour des nuances foncées, dont plus précisément 50 à 60 % pour les coloris noirs, 25 à 30 % pour le bleu marine et les 10 à 25 % restants pour des coloris spécifiques, tels que les coloris marrons, bordeaux et verts [179, UBA, 2001] .

La méthode de chromatage après teinture (voir également les sections 2.7.4 et 9.6) est actuellement la technique la plus utilisée pour l'application de colorants au chrome, le chrome (tels le dichromate de sodium ou de potassium) étant le métal le plus universellement utilisé en tant que mordant. Dans le cadre de l'utilisation de colorants au chrome, des méthodes de chromatage inefficaces peuvent conduire au rejet de chrome dans les bains de teinture épuisés (voir également section 2.7.8.1 "Agents oxydants"). Afin de minimiser la quantité de chrome résiduel dans l'effluent final, on a récemment porté un grand intérêt aux techniques de teinture à teneur en chrome faible (stoechiométrique) et ultra-faible (substoechiométrique), où le dosage du dichromate nécessaire à former le complexe de teinture dans la fibre se limite à la quantité minimale.

Au cours des 10 à 15 années dernières, la technologie de teinture, dite à faible teneur en chrome, a été de plus en plus utilisée. La méthode fait appel à un dosage stoechiométrique du chrome (pouvant atteindre au maximum 1,5 % du poids de l’étoffe), associé à un contrôle minutieux du pH (3,5 à 3,8) et à une adjonction facultative d'un agent réducteur, qui prend part à la transformation du chrome hexavalent en chrome trivalent, tout en favorisant son épuisement sur la fibre [191, VITO, 2001] .

Tous les principaux fabricants de colorants au chrome ont publié des données relatives aux adjonctions de chrome et aux techniques de teinture fréquemment adoptées (Bayer, Ciba-Geigy, Sandoz, par exemple).

Dans des conditions réalisables en usine, les techniques à faible teneur en chrome permettent de réduire le chrome (III) résiduel dans le bain de chromatage d'environ 200 mg/l (pour le procédé traditionnel) à environ 5 mg/l, le chrome (VI) résiduel étant presque éliminé. En laboratoire, il est possible d'obtenir des concentrations en chrome (III) résiduel plus faibles (environ 1 mg/l). Bien que la bibliographie relate de tels résultats, ils ne sont pas réalisables de façon régulière dans la pratique [191, VITO, 2001] .

Les techniques de chromatage ultra-faible sont utilisées pour obtenir des niveaux de chrome résiduel encore plus bas ou dans des cas particuliers (par exemple dans le cas de laine à teindre dans des nuances saturées), où les techniques de faible chromatage ne permettent pas de garantir dans le bain de chromatage épuisé des niveaux de chrome résiduel inférieurs à 5 mg/l. Le dosage du chrome s'effectue de manière substoechiométrique sur la base des quantités de colorant absorbées par la fibre.

D'autres mesures sont prises pour assurer un épuisement maximal du bain de teinture pour les techniques de chromatage ultra-faible comparativement au procédé à faible teneur en chrome. Si l'épuisement du bain de teinture est incomplet avant le chromatage, le colorant résiduel dans le bain sera chromé et demeurera dans le bain, venant ainsi s'ajouter au chrome rejeté. L'épuisement maximal du colorant réduit la pollution et permet également d’obtenir des solidités maximales. L'épuisement du bain de teinture peut être amélioré en s'assurant que le pH est suffisamment faible ou, d’après une démonstration de Bayer, en refroidissant le bain à 90 - 80°C à la fin de l'étape de teinture. Il est possible d'obtenir des résultats optima par l'évacuation du bain de teinture et par la préparation d'un nouveau bain pour le chromatage [191, VITO, 2001] .

Principaux avantages environnementaux

Les méthodes faisant appel à des quantités de dichromate calculées avec précision et réalisées dans des conditions de process spéciales, conduisent à une diminution de chrome dans les eaux usées.

On obtient un taux de 50 mg de chrome par kilogramme de laine produite, correspondant, pour un rapport de bain de 1:10, à une concentration en chrome de 5 mg/l dans le bain de chromatage résiduel [191, VITO, 2001] .

Données opérationnelles

Pour garantir un dosage correct et un minimum de manipulation des produits chimiques dangereux par l'opérateur, l’opération de chromatage à faible/ultra-faible teneur en chrome nécessite l'emploi d'un système de dosage et de distribution automatiques du dichromate et des colorants ainsi qu'un contrôle du pH. La quantité de dichromate nécessaire est introduite directement dans la machine de teinture par l'intermédiaire d'une tuyauterie (aucun transfert manuel, aucune manipulation humaine, aucune perte). En cas de non-respect des consignes, les dispositifs de contrôle volumétrique des quantités distribuées équipant le système déclenchent un arrêt d'urgence du système tout entier [161, Comm., 2001] .

En outre, il est recommandé de prendre des précautions de sécurité pour le stockage du dichromate. Les conteneurs de la solution de dichromate de sodium doivent être stockés à l'intérieur de zones isolées et délimitées pour enrayer tout déversement accidentel éventuel et éviter une interaction avec d'autres produits chimiques.

Pour obtenir une efficacité maximale, il est essentiel d'éliminer du bain de chromatage tout produit chimique susceptible d'inhiber l'interaction entre le chrome et le colorant. Deux classes principales de produits chimiques peuvent avoir cet effet : la première comprend tous les produits chimiques capables de former des complexes solubles avec le chrome, maintenant ainsi le métal en solution dans le bain et augmentant la charge dans l'effluent. Les séquestrants et les acides polycarboxyliques, tels que l'acide citrique, sont des exemples de tels produits.

La seconde classe est constituée de composés inhibant l'épuisement de l'anion dichromate. L’anion sulfate constitue l'exemple de composé le plus courant. Par conséquent, il est recommandé d'éviter l'usage du sulfate de sodium et de l'acide sulfurique, sauf de la manière indiquée par la méthode Bayer [191, VITO, 2001] .

Il est à noter que même sans adjonction d'agent réducteur, les substances réductrices libérées dans le bain par la laine transformeront le chrome (VI) presque quantitativement en chrome (III). La laine qui a été soumise à des traitements oxydants anti-retrait représente une exception. En effet, dans ce cas, les molécules de la laine auront déjà été oxydées et le potentiel de réduction sera inférieur.

Interactions

En prenant la méthode classique comme référence, aucune interaction n'est à mentionner.

Il convient de prendre en compte que même si :

1) l'on utilise des méthodes d'application spéciales, qui améliorent la réduction du chrome (VI) en chrome (III),

2) on augmente le taux de formation de complexes entre le chrome et les groupes carboxyles de la fibre,

3) on dilue l’effluent avec le bain de rinçage,

la réduction du taux de chrome dans l'effluent global (bain de teinture épuisé + eau de rinçage) de plus de 300 mg/l à tout juste 1 mg/l reste toujours un énorme défi. C'est pour cette raison que l'avenir des colorants au chrome a été mis en doute [188, VITO, 2001] .

Si l'on prépare pour le chromatage un bain neuf conformément à la technique exigée par le chromatage ultra-faible, la consommation d'eau supplémentaire doit être prise en considération [280, Allemagne, 2002] .

Applicabilité

Les méthodes de chromatage à faible teneur en chrome, déjà largement utilisées, sont d'un prix peu élevé et faciles à mettre en œuvre.

L’optimisation des quantités de dichromate ajoutées et le respect des conditions spécifiques de traitement permettent d’obtenir une réaction complète du chrome et du colorant. Ceci minimise l'oxydation et la réticulation de la fibre, réduisant de ce fait également sa dégradation.

Toutefois, il convient de prendre en compte que des quantités de dichromate trop faibles peuvent avoir un effet négatif sur les reproductibilités de nuances [280, Allemagne, 2002] .

Aspect économique

Il est généralement admis qu'à long terme, l'introduction de systèmes de dosage et de distribution automatiques sera générateur d'économies en produits chimiques, grâce à une plus grande précision de dosage. Toutefois, aucune information quantitative n'a pu être obtenue à cet égard [161, Comm., 2001] .

L'adjonction d'agents réducteurs augmente les coûts, par suite de cycles de teinture plus longs et de la productivité plus réduite qui en résulte [161, Comm., 2001] . Il en est de même pour la préparation d'un nouveau bain destiné à l'étape de chromatage, exigée par les techniques de chromatage à teneur en chrome ultra-faible [280, Allemagne,  2002] .

Enjeux

La pression exercée par la législation et ses exigences au niveau de la sécurité constituent probablement les principaux enjeux. Toutefois, il convient de noter que de nombreuses contraintes limitent l'utilisation de la teinture par mordançage au chrome (OSPAR, GuT, Ecolabel européen, etc.). Par conséquent, la teinture sans chrome présente de plus en plus d’intérêt pour les sociétés qui ne sont pas obligées d'utiliser des colorants au chrome.

Usines de référence

De nombreuses installations en Europe.

Références bibliographiques

[51, OSPAR, 1994] P091, [161, Comm., 2001] , [188, VITO, 2001] , [179, UBA, 2001] , [191, VITO, 2001] .

4.6.16  Teinture de la laine sans colorants au chrome

Description

Les problèmes associés à l'utilisation du dichromate de sodium (ou de potassium) en tant qu’agent de mordançage pour la teinture de la laine avec des colorants au chrome ont déjà été abordés dans la section 2.7.8.1 ("Agents oxydants"). Bien que les techniques de teinture à faible teneur en chrome (voir section 4.6.15) améliorent considérablement ce procédé, elles n'évitent pas la présence de chrome libre dans l'effluent et dans les boues.

De nombreuses démarches incitent à l’abandon des teintures par mordançage au chrome (OSPAR, GuT, Ecolabel européen, par exemple).

Encore récemment, l'utilisation de colorants au chrome était considérée comme inévitable pour certains articles en laine, en particulier pour les coloris foncés, en raison de l'excellente solidité au mouillé de ces colorants. Tout récemment, de nouveaux colorants réactifs ont été lancés sur le marché, qui permettent d'atteindre des solidités comparables à celles pouvant être obtenues avec les colorants au chrome, même pour des coloris foncés.

Ces nouveaux colorants réactifs bifonctionnels contiennent généralement des groupes réactifs de type bromoacrylamide ou vinylsulfone. La figure 4.20 présente la structure d'un colorant réactif bifonctionnel de type bromoacrylamide. Cette gamme de colorants est basée sur une trichromie composée du Jaune CE (ou Jaune or CE), du Rouge CE et du Bleu CE qui sont utilisés pour l’ensemble des coloris sauf les marines et noirs qui peuvent être obtenus avec le Marine CE et le Noir CE comme base.

Figure 4.20 : Structure d'un colorant réactif bifonctionnel de type bromoacrylamide pour la laine

Les deux tableaux ci-après présentent six colorants réactifs ainsi que les produits auxiliaires correspondants commercialisés sur le marché, accompagnés des indications disponibles sur leur composition et leurs caractéristiques environnementales.

Nom de marque

Caractéristiques chimiques

(tous les colorants sont commercialisés sous forme de poudre)

Symbole

de danger

Biodégradation/ bioélimination (%), méthode

d'essai

DCO

spécifique

(mg O₂/g)

DBO₅

spécifique

(mg O₂/g)

Métaux lourds

(mg/g)

Organohalo-génés

(mg/g)

Azote

(mg/g)

Lanasol

jaune CE  

Mélange de

colorants azoïques

Xn

40 à 50,

OCDE 303A

790

55

p.m.

65

39

Lanasol

jaune or CE 

Colorant azoïque

Xi

<10,

OCDE 302B

909

0

p.m.

<1

env. 10

Lanasol

rouge CE

Mélange de

colorants azoïques

Xi

<10,

OCDE 302B

700

0

p.m.

<1

56

Lanasol

bleu CE    

Mélange de

colorants azoïques et 

anthraquinoniques (contient du noir

réactif 5)

Xn

40 à 50,

OCDE 303A

928

329

p.m.

<1

36

Lanasol

bleu marine CE

Mélange de colorants

azoïques (contient du

noir réactif 5)

Xn

20 à 30,

OCDE 302B

1.032

57

p.m.

<1

64

Lanasol

noir CE 

Mélange de colorants

azoïques (contient du

noir  réactif 5)

Xn

20 à 30,

OCDE 303A

env. 800

0

p.m.

96

Source : [179, UBA, 2001]

p.m. : pour mémoire

Tableau 4.23 : Composition et paramètres environnementaux de six colorants réactifs commercialisés pour la laine

Nom de

marque

Caractéristiques

chimiques

Symbole

de danger

Biodégrad./

bioélimination (%), méthode d'essai

DCO

spécifique

(mg O₂/g)

DBO₅

(mg O₂/g)

Métaux

lourds

(mg/g)

Organo-halogénés

(mg/g)

Azote

(mg/g)

Cibaflow CIR

agent désaérant

anionique contenant des

alkylpolyalkylène-glycoléthers et

esters 

Xi

80 à 90,

OCDE 302B

410

135

p.m.

p.m.

Albegal B

dérivé d'acide gras

aminé d'hydroxyéthyle amphotère     

Xi

60 à 70,

OCDE 302B

1025

0

p.m.

p.m.

33

Source : [179, UBA, 2001]

p.m. : pour mémoire

Tableau 4.24 : Composition et paramètres environnementaux de deux produits auxiliaires à utiliser avec les colorants "Lanasol".

Il est à noter que les colorants formulés contiennent également une quantité variable de produits auxiliaires (par exemple des agents anti-poussière) qui se retrouvent entièrement dans les rejets de teinture.

Grâce au taux de fixation élevé obtenu avec ces colorants, ceux-ci ne représentent qu’une faible quantité de la DCO provenant de la teinture, la part la plus importante provient des produits incorporés dans la formulation du colorant et des produits auxiliaires utilisés dans le procédé (agents d'unisson, par exemple).

Le tableau ci-après reprend les caractéristiques générales de ces nouveaux colorants réactifs comparés aux colorants au chrome.

Colorants au chrome

Colorants réactifs

Mécanisme de fixation

petite molécule d'un colorant acide

complexée avec le chrome

liaison chimique covalente

Taux de fixation du colorant

§ colorants au chrome classiques 83 %⁽¹⁾

§ colorants au chrome optimisés : <99 % ⁽¹⁾

colorants réactifs optimisés : <95 % ⁽¹⁾

Formulation

un seul chromophore pour produire le coloris noir

une combinaison de colorants est nécessaire pour produire un coloris noir

Unisson

excellentes propriétés d’unisson

les propriétés d'unisson dépendent des produits auxiliaires et de la combinaison de colorants réactifs (l’unisson est difficile à obtenir sans le concours de produits auxiliaires)

Solidité

hauts niveaux de solidité

La performance au niveau de la solidité est comparable aux colorants au chrome

Reproductibilité

Reproductibilité des nuances difficiles

très bonne

Procédé de teinture

procédé en deux étapes (teinture et

chromatage)

procédé de teinture en une étape (pour les coloris foncés un post-traitement est nécessaire)

Source: [179, UBA, 2001] , [191, VITO, 2001]

Remarques :

(1)     colorant non fixé : colorants métallifères : 3 à 7 % ("Entec" et "Ciba") ; colorants métallifères 1:2 : 2 à 5 % ("Ciba") ; colorants au chrome : 1 à 2 % ("Entec"); colorants réactifs : 7 à 20 % ("Entec"), 5 à 15 % ("Ciba")

Tableau 4.25 : Comparaison des caractéristiques des colorants au chrome et des colorants réactifs pour la teinture de la laine

Principaux avantages environnementaux

Le choix de colorants réactifs permet d'éviter la manipulation de chrome hexavalent, qui nécessite des précautions particulières en raison de sa toxicité et des effets cancérigènes.

Il est possible d'éviter la présence de chrome dans les eaux usées, non seulement sous une forme chélatée, mais ce qui est encore important, en tant que métal libre. A cet égard, il convient de noter que les unités de teinture qui acceptent de teindre sans chrome, peuvent toujours utiliser des colorants à complexes métallifères. En effet, dans les colorants métallifères, le métal est présent sous une forme chélatée, ce qui entraîne moins de risques que la même quantité de chrome libérée par le chromatage après teinture (voir section 2.7.8.1 – "Emissions de métaux lourds").

Données opérationnelles

Les cycles de teinture sont plus longs avec les colorants réactifs, ce qui est dû au rinçage et savonnage (environ une heure de plus que le cycle normal de 2 h 30 avec des colorants au chrome). Toutefois, cette technique évolue très rapidement et les expériences à l'échelle industrielle démontrent que dans la plupart des cas, il est possible de teindre à 105°C et de réaliser l’étape de savonnage après teinture, dans le bain de teinture, sans pour autant diminuer les solidités au mouillé (voir la courbe d'épuisement dans la figure 4.21) [280, Allemagne, 2002] . Il en résulte une réduction des consommations d'eau et d'énergie.

Figure 4.21 : Teinture par épuisement de la laine en colorants réactifs

Interactions

Au niveau des rejets, il convient de faire attention à la couleur, aux AOX et à la charge organique provenant d'agents d'unisson non biodégradables.

Les colorants réactifs génèrent des effluents plus fortement colorés que les colorants au chrome. Ce phénomène est dû à au rendement coloristique plus élevée de ces colorants. Toutefois, à un niveau de coloration identique, la quantité de colorants réactifs rejetée peut être comparable, voire inférieure à celle rejetée avec les colorants classiques [61, L. Bettens, 1999] . Des solutions efficaces et économiques acceptables pour la destruction des colorants résiduels existent (réaction thermique de Fenton améliorée [ETF] et réaction de photo-Fenton améliorée [EPF]) [191, VITO, 2001] .

Pour une estimation objective de la charge organique générée par le procédé de teinture, il y a lieu de prendre en compte la composition du colorant et les valeurs de DCO des autres constituants intervenant dans la formulation du colorant, ainsi que les produits auxiliaires utilisés dans le procédé. Grâce à son taux de fixation relativement élevé, le colorant lui-même ne contribue que de façon secondaire à la charge organique dans l'effluent final. La charge organique générée par les agents d'unisson ajoutés au bain de teinture, est significative dans le bilan général. Il s'agit d'éthoxylates d’amines gras difficilement biodégradables, et bioéliminables seulement entre 60 et 70 %. En tenant compte de l'affinité de ces composés avec la laine, on estime que 50 % de la quantité appliquée demeureront sur la fibre, tandis que les 50 % restant finiront dans les eaux usées ou dans les boues. Néanmoins, à un taux d'application minimal de 1 % du poids de la fibre (10 g d’agent d’unisson/kg de fibre), la DCO provenant de l'agent d'unisson qui sera toujours libérée dans le milieu aquatique après traitement sera égale à 1,5 g/kg de fibre (10g/kg x 0,5 x 0,3 x 1 025 mg de DCO/g), à moins d’utiliser des méthodes de destruction par radicaux libres.

La teinture avec le contrôle du profil de pH (démarrage dans des conditions acides avec une réactivité réduite et passage en pH alcalin dès que la température d'ébullition est atteinte) permet un épuisement optimal du colorant avec un impact environnemental plus faible (aucun besoin d'agents d'unisson). Il est possible d'utiliser une solution tampon de pH comme générateur d'alcali au lieu de neutraliser le bain acide avec de l'alcali (ce qui donnerait des résultats irréguliers). Cependant, les composés de la solution tampon doivent faire l'objet d'une évaluation de leur dangerosité et des risques de formation possible de produits nocifs.

Les colorants réactifs étant susceptibles de contenir des composés organiques halogénés, on estime qu'ils présentent un problème pour l'environnement, en particulier dans les pays où les AOX sont réglementés par la législation. Toutefois, dans le cas de colorants réactifs, les AOX décelés dans les eaux usées n'étant pas le résultat d'une réaction haloforme, ils présentent un niveau de risque beaucoup plus faible pour l'environnement. En outre, en raison de l’hydrolyse des colorants, les AOX émanant des colorants réactifs ne se retrouvent pas dans les rejets (voir également section 2.7.8.1, "AOX").

Il convient également de noter que la plupart des colorants bleu marine et noir (une gamme de coloris pour laquelle on utilise le plus souvent des colorants au chrome) ne génèrent aucun AOX [280, Allemagne, 2002] .

Lors de la teinture en colorants réactifs, on pratique normalement deux étapes de rinçage à environ 80°C après la teinture, pour éliminer les colorants non fixés. Cela se traduit par des consommations d'eau (environ 30 % en plus [163, Comm., 2001] ) et d'énergie plus importantes.

Toutefois, l'expérience industrielle démontre que dans la plupart des cas le savonnage après teinture peut être réalisé directement dans le bain de teinture épuisé, ce qui permet une économie d'eau et d'énergie (on signale une consommation d'eau spécifique d'environ 25 l/kg) [280, Allemagne, 2002] .

Applicabilité

Les colorants réactifs décrits dans cette section sont adaptés à tous les types de machines de teinture de la laine et du polyamide sous toutes les formes.

Les solidités peuvent être très bonnes, voire comparables à celles obtenues avec des colorants au chrome. Cependant, les colorants réactifs en remplacement des colorants au chrome progressent lentement, et ce pour différentes raisons :

les utilisateurs ne s'accordent pas à dire que les articles de laine traités avec les deux classes de colorants satisfont dans les deux cas aux standards de qualité finale, en particulier en ce qui concerne les solidités. Quelques ennoblisseurs considèrent que les colorants au chrome sont les seuls colorants capables de garantir le niveau de solidité exigé pour une teinture haut de gamme ;

l'obtention de nuances identiques (métamérie) n'étant pas possible, la substitution se traduit par un produit légèrement différent ;

il est difficile, en particulier pour les teinturiers à façon, de passer aux colorants réactifs, étant donné que les clients exigent souvent expressément l'utilisation d'une classe spécifique de colorants;

de l'avis des utilisateurs, l'adaptation à des techniques nouvelles est difficile, car elle exige des changements radicaux par rapport à une procédure bien établie ;

le coût de la teinture en colorants réactifs serait supérieur à celui de la teinture en colorants au chrome.

Aspect économique

UBA déclare que les coûts sont comparables à ceux de la teinture en colorant au chrome, si l'on tient compte du coût global du procédé [179, UBA, 2001] .

En revanche, selon CRAB - Italie, le coût de la teinture en colorants réactifs serait supérieur à celui de la teinture en colorants au chrome [163, Comm., 2001] . Le tableau ci-après présente un résumé des aspects économiques inhérents au remplacement des colorants au chrome par des colorants réactifs.

Produit

Coûts supplémentaires

Coûts évités

Remarques

Colorant et

produits

auxiliaires

CRAB-Italie déclare que l'on observe une augmentation de 30 % des coûts de la formulation (0,25 euro/kg), due à un coût plus élevé des colorants réactifs et à des niveaux de consommation supérieurs [163, Comm., 2001]

Une comparaison de l'intégralité des coûts est nécessaire pour étayer cette constatation.

Eau

Augmentation des coûts pour l'eau due à une consommation plus importante lors des étapes de rinçage (30 % de plus par rapport aux colorants au chrome) [163, Comm., 2001]

La consommation d'eau pour le chromatage s'élève de 25 à 35 l/kg (tricots), mais elle est plus faible pour les fibres en bourre, les tops (rubans) et les fils.

Pour la teinture en colorants métallifères de fils de laine semi-peignée cette consommation est d'environ 25 l/kg.

La teinture en colorants réactifs nécessite probablement davantage d'eau si le savonnage est réalisé dans un bain séparé.

Energie thermique

Augmentation des coûts d'énergie due à une plus forte consommation lors des étapes de rinçage (elle est estimée entre 3 et 5 MJ/kg en plus par rapport aux colorants au chrome) [163, Comm., 2001] .

L'estimation est basée sur les hypothèses ci-après :

-          deux étapes de rinçage,

-          rapport de bain 1:10,

-          la température de l'eau doit être portée de 20° à 80°C (4,2 kJ/l °C)

Traitement des eaux

usées

Coût énergétique plus élevé du traitement d'ozonation de l'effluent mixte final en raison d'un niveau de coloration plus élevé

[163, Comm., 2001] .

Il existe des solutions moins chères (ETF et EPF) pour la destruction du colorant résiduel dans les flux séparés d’eaux usées [191, VITO, 2001] .

Elimination des déchets

Economies grâce à l'absence de chrome dans les boues.

Source : [163, Comm., 2001] et observations selon [191, VITO, 2001]

Tableau 4.26 : Comparatif économique de la teinture de la laine en colorants au chrome et en colorants réactifs

Enjeux

Les raisons économiques ne sont pas considérées être une incitation. En effet, la pression exercée par la législation et ses exigences en matière de sécurité jouent un rôle plus important dans le processus de substitution progressive des colorants au chrome.

Comme il a été dit au début, diverses initiatives au niveau européen découragent également l'utilisation de colorants au chrome (à savoir, par exemple le label GuT pour les tapis, l'Ecolabel européen pour les produits textiles, etc.). Les membres du GuT, par exemple, se sont mis d'accord pour ne plus utiliser de colorants au chrome pour la laine destinée aux tapis et les critères d'attribution de l'Ecolabel européen ont pris la même position pour les textiles.

Le label GuT et l’Ecolabel européen n'excluent pas les colorants métallifères. OSPAR reconnaît le besoin en colorants au chrome, mais impose des restrictions afin de réduire la quantité de chrome rejetée.

Usines de référence

Les colorants réactifs sont commercialisés depuis environ 15 ans et sont actuellement utilisés par de nombreuses usines d'ennoblissement en Europe et dans le monde entier.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [163, Comm., 2001] , [61, L. Bettens, 1999] , [59, L. Bettens, 2000] , [51, OSPAR, 1994] .

4.6.17  Réduction des émissions provenant de la teinture de la laine en colorants métallifères

Description

La teinture de fibres de laine en bourre et en rubans peignés est encore souvent réalisée avec des colorants au chrome ou des colorants métallifères. Dans de nombreux cas, il est possible de remplacer les colorants au chrome par des colorants réactifs qui ne renferment aucun métal. Toutefois, si la substitution s'avère irréalisable, l'utilisation de colorants métallifères dans des conditions optimisées (en particulier sous contrôle du pH) constitue une autre alternative.

Dans le cas de colorants métallifères 1:2, le procédé de teinture peut être amélioré en : 

utilisant un produit auxiliaire spécial (mélange de différents éthoxylates d'alcool gras présentant une haute affinité avec la fibre et le colorant),

en remplaçant l'acide acétique par l'acide formique.

Le procédé optimisé "Lanaset TOP" a été lancé en 1992 par un fournisseur de colorants et de produits auxiliaires textiles. 

Par rapport au procédé classique, le contrôle du pH et l'application d'un mélange de divers éthoxylates d'alcool gras réduisent fondamentalement la durée du cycle de teinture. En outre, avec un taux d'épuisement de près de 100 %, la réutilisation de l’eau du bain de teinture devient plus facile [179, UBA, 2001] .

En plus des avantages environnementaux, le procédé permet des teintures reproductibles avec de très grandes solidités.

Principaux avantages environnementaux

Grâce à l'épuisement et au taux de fixation plus élevés, la quantité de colorant dans le bain épuisé est réduite, ce qui est directement en corrélation avec une teneur en chrome plus faible dans l'effluent. Un essai en laboratoire sur une nuance bleu marine (c'est à dire un coloris foncé) a permis d'obtenir dans le bain de teinture épuisé des teneurs en chrome résiduel abaissées à 0,1 mg/l. La possibilité d’obtenir des valeurs aussi basses a ensuite été confirmée. Toutefois, en ce qui concerne la pratique quotidienne dans les entreprises, des valeurs plus élevées de l’ordre de 1 mg/l sont considérées plus réalistes. Par conséquent, pour un rapport de bain de 1:10 et une concentration en chrome résiduel entre 1 et 2 mg/l, il est possible d'atteindre des teneurs en chrome de 10 à 20 mg/kg de laine produite [320, Comm., 2002] .

Des niveaux de concentration aussi faibles permettent la réutilisation de l’eau du bain de teinture, sans craindre les effets négatifs dus à l'accumulation de chrome.

Le remplacement de l'acide acétique (DCO de 1 067 mg/g) par l'acide formique qui est un acide plus fort (DCO de 235 mg/g) contribue à l'abaissement de la charge en DCO dans l'effluent.

La réduction de la durée du cycle de teinture représente un autre avantage. L'utilisation de cette technique, qui permet de réduire d'un tiers le temps de traitement au stade de l’ébullition par rapport au procédé classique, se traduit par une économie d'énergie ainsi que par un gain de temps.

Données opérationnelles

La figure 4.22 présente la courbe de teinture des procédés classique et optimisé (procédé Lanaset TOP).

Figure 4.22: Teinture de la laine en bourre et en rubans peignés : comparaison entre le procédé ordinaire (trait plein) et le procédé optimisé (Lanaset TOP) (trait en pointillé)

[179, UBA, 2001]

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Cette technique s'applique aux installations nouvelles et existantes. Elle est particulièrement adaptée à la teinture de fibres de laine en bourre et en rubans peignés, qui représentent environ la moitié des fibres de laines teintes par an.

Aspect économique

Un gain de temps et une consommation d'eau réduite permettent de réaliser des économies.

Enjeux

Les exigences de la législation pour réduire la teneur en chrome dans les eaux usées et l’augmentation de la productivité constituent les principaux enjeux.

Usines de référence

De nombreuses usines de teinture dans le monde entier pratiquent cette technique.

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001]

4.6.18  Utilisation de liposomes en tant que produits auxiliaires pour la teinture de la laine

Description

L'utilisation de liposomes en tant que produits auxiliaires pour la teinture de la laine en colorants acides permet d’obtenir un bon épuisement du bain à 80°C et en 40 minutes. Les avantages sont les suivants :

réduction de la dégradation superficielle des fibre de laine (l'abaissement de la température de traitement permet d'obtenir un toucher plus doux pour l’étoffe),

économie d'énergie,

absence d'électrolyte,

charge en DCO dans les eaux usées plus faible.

Dans le cas des mélanges laine/polyester, il est nécessaire de travailler à des températures plus élevées (100°C) et d'ajouter des véhiculeurs à faible concentration pour permettre la diffusion du colorant dispersé dans la fibre de polyester. Les liposomes ayant pour effet d'augmenter la diffusion des colorants dispersés dans la fibre de laine (voir section 2.7.7 - "Mélanges polyester/laine"), il est important de réaliser des essais pour sélectionner les colorants dispersés adaptés, afin d'éviter des effets négatifs sur les solidités du produit teint.

Principaux avantages environnementaux

Les principaux avantages environnementaux associés à l'utilisation de liposomes sont les suivants :

économie d'énergie,

charge en DCO dans les eaux usées plus faible,

conductivité réduite des eaux usées.

Données opérationnelles

En présence de liposomes, la teinture de la laine en colorants acides doit être réalisée pendant 40 minutes à 80°C dans un bain contenant [308, Espagne, 2002] :

liposomes : 0,1 à 0,2 % par rapport au poids de la matière,

acide formique,

colorant acide.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Les produits auxiliaires à base de liposomes sont généralement utilisés dans les usines de teinture de laine [308, Espagne, 2002] .

Aspect économique

Des économies d'énergie et une qualité supérieure de l’étoffe compensent le coût des liposomes  [308, Espagne, 2002] .

Enjeux

L'amélioration de la qualité du produit constitue le principal enjeu pour la mise en œuvre de cette technique.

Usines de référence

On signale que deux usines dans la région de Barcelone ont mis en place cette technique. [308, Espagne, 2002] .

Références bibliographiques

[308, Espagne, 2002] , [180, Espagne, 2001] .

4.6.19  Optimisation des équipements en teinture par épuisement

Description

Les constructeurs d'équipement textile sont de plus en plus conscients de la nécessité d'économiser l'eau, les produits chimiques et l'énergie. Ce sont des objectifs clés, que les constructeurs de machines cherchent à atteindre. En outre, l'optimisation de l'équipement ne contribue pas seulement à la protection de l'environnement, mais également à l'aspect économique du procédé.

Le rapport de bain est l'un des paramètres exerçant une influence sur la performance environnementale des procédés de teinture par épuisement. Récemment, parmi les constructeurs, une tendance très nette évolue en faveur d'une réduction des rapports de bain. Les constructeurs utilisent couramment des termes tels que rapport de bain "court" et "ultra-court" pour définir les caractéristiques des machines de teinture en discontinu (voir section 2.7.8.2 pour la définition de ces termes). En outre, le fait de pouvoir faire fonctionner les machines récentes à un rapport de bain à peu près constant malgré un niveau de chargement variable à hauteur de 60 % de leur capacité nominale (voire 30 % pour les machines de teinture du fil), constitue un avantage important. Il en résulte, en effet, que même les petites charges peuvent être teintes à un rapport de bain optimal/nominal, ce qui est particulièrement important pour les teinturiers à façon qui sont soumis à une grande flexibilité dans la gestion de la production.

Les machines de teinture à rapport de bain court permettent des économies de produits chimiques ainsi que d'eau et d'énergie, tout en garantissant une meilleure efficacité de fixation. Toutefois, la consommation totale d'eau n'est pas seulement déterminée par le rapport de bain de la teinture, mais également par les étapes de rinçage et de lavage (informations détaillées en section 4.1.4).

Le rapport de bain et la consommation d'eau totale ne sont pas toujours exactement en corrélation, et d’autres facteurs doivent être pris en compte pour évaluer la performance environnementale d'un équipement de teinture par épuisement.

La séparation entre les différents bains et en particulier, la séparation entre le bain de teinture épuisé et l'eau de rinçage, constituent un facteur important.

Dans certaines machines récentes, au lieu de rincer soit par débordement, soit par vidange de la cuve puis remplissage avec l’eau propre, la matière textile est rincée par un flux séparé, évitant ainsi le refroidissement ou la dilution du bain de teinture épuisé. De cette manière, le bain de teinture chaud épuisé et les eaux de rinçage sont maintenus en flux séparés, ce qui permet de les réutiliser ou au moins de les traiter séparément, et de récupérer l'énergie thermique.

En outre, il existe différentes techniques pour augmenter l'efficacité du rinçage. Si cela est applicable, l'extraction mécanique du bain constitue une méthode pour éliminer l'eau non liée retenue par l’étoffe qui, dans le cas contraire, est transférée par le support à l'étape suivante. L'exprimage, l'aspiration et le soufflage d'air à travers la matière constituent également des techniques accessibles. L’exprimage par le vide, bien qu'étant la plus efficace, n'est pas adaptée à tous types de supports, et consomme davantage d'énergie que l'exprimage classique.

La durée du cycle représente un autre facteur qui affecte les consommations d'eau et d'énergie spécifiques des procédés de teinture. Des cycles de courte durée signifient une plus grande productivité, mais également une réduction des consommations d'énergies électrique et thermique. Différentes techniques sont possibles pour réduire les temps d'arrêt lors des cycles de fonctionnement. Parmi celles-ci figurent les solutions de vidange et de remplissage par pompage, les cuves utilisées pour la préparation du bain pendant d'autres opérations du procédé, les systèmes de refroidissement et de rinçage combinés, etc. Dans le dernier cas, l'eau de refroidissement passe à travers l'échangeur de chaleur de la machine pendant l'étape de refroidissement, pour ensuite être directement introduite dans le Jet en tant qu'eau chaude pour le rinçage. La quantité d'eau de rinçage peut être contrôlée en fonction de la température finale, du gradient de refroidissement souhaité et, dans quelques équipements, selon la qualité de rinçage à obtenir.

L'amélioration du contact textile/ bain pour obtenir plus rapidement l'homogénéisation du bain (c'est-à-dire en réduisant le temps de transition) après un changement des conditions de traitement (dû, par exemple, à l'injection d'alcali ou de colorant, l'augmentation ou l’abaissement de la température) permet un gain de temps supplémentaire sur la durée des cycles.

Ci-après quelques caractéristiques supplémentaires communes aux équipements récents de teinture en discontinu :

systèmes de distribution automatique de produits chimiques et de colorants et contrôle du cycle de teinture : ils améliorent l'efficacité et la reproductibilité du procédé, réduisent l'utilisation excessive de produits chimiques, les pertes dues à la manipulation et simplifient le nettoyage du matériel.

dispositifs de contrôle automatique pour faciliter la mesure de la température et le contrôle du niveau du bain : sur les machines qui sont uniquement équipées avec des vannes manuelles de remplissage d’eau, il y a risque de débordement et de gaspillage d'eau pendant les opérations de remplissage et de rinçage. De même, une ébullition excessive au cours des dernières phases de teinture peut donner lieu à des déversements accidentels. Les machines récentes sont dotées d'un équipement capable de contrôler de façon précise le niveau du bain et l'apport en vapeur.

systèmes de chauffage et de refroidissement indirects : le chauffage et le refroidissement indirects sont maintenant pratique courante sur les équipements récents de teinture par épuisement pour éviter la dilution et les débordements accidentels.

capots et fermetures : le capotage intégral des machines réduit les pertes de vapeur.

Principaux avantages environnementaux

Les améliorations décrites ci-dessus augmentent la performance environnementale, à la fois en ce qui concerne les consommations d’eau, d’énergie et de produits chimiques et la pollution de l'eau. Le tableau ci-après présente un résumé de ces aspects.

Données opérationnelles

Caractéristique de l’équipement sans amélioration

Caractéristique de l’équipement optimisé

Avantage environnemental

Dosage des colorants et des produits

chimiques

manuel

à contrôle automatique par microprocesseur

Réduction des déversements accidentels, de la manipulation et des résidus de produits chimiques rejetés dans l'eau

Contrôle du niveau

du bain et de la

température

manuel

à contrôle

automatique par

microprocesseur

Réduction des débordements  accidentels et du gaspillage d'eau

Chauffage

à vapeur directe,

chauffage indirect

Dilution réduite et moins de déversement d'eau accidentels

Capots, fermetures

ouvert

A capotage intégral

Réduction de l'énergie et des

pertes de vapeur

Rapport de bain

plus élevé

plus faible

Consommation réduite en :

eau pendant la phase de teinture,

énergie pour chauffer le bain de teinture,

produits chimiques pendant la phase de teinture

Rapport de bain constant avec des charges variables

Le volume de bain reste le même quelle que soit la charge

La machine permet de maintenir le rapport de bain constant, en n’étant chargée qu’à 60 % de sa capacité nominale

Maintien des mêmes avantages que ceux obtenus à faible rapport de bain (voir ci-dessus) pour des charges réduites

Séquence des bains et des opérations de

rinçage 

Bains mélangés

Séparation des différents effluents

Evite la pollution de l'eau de rinçage.

Evite la pollution et le refroidissement du bain de teinture chaud.   

Possibilité de réutilisation du bain de teinture ⁽¹⁾.

Amélioration du traitement des flux séparés et concentrés

Rinçage

Par débordement ou vidange/remplissage successifs

Techniques de rinçage à "haut rendement" (extraction mécanique par exemple)

Consommations d'eau et d'énergie réduites pendant les opérations de rinçage.

Volume des rejets à traiter moins important.

Source : [171, GuT, 2001]

Remarques :

⁽¹⁾  La séparation totale entre le bain épuisé chaud et l'eau de rinçage constitue un avantage. Dans ce cas, le bain chaud épuisé peut être directement réutilisé pour préparer le lot suivant, étant donné que la teinture démarre à haute température.

Tableau 4.27 : Avantages environnementaux liés à l'optimisation des équipements de teinture en discontinu

Données opérationnelles

Celles-ci sont variables, en fonction du type d'équipement étudié (pour plus d'information se référer aux exemples présentés dans les sections 4.6.20 à 4.6.21.3).

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

La plupart des principes décrits dans cette section s'appliquent à tous types d'équipements de teinture en discontinu. En effet, la possibilité de réduction du rapport de bain dépend du type de support à traiter. Néanmoins, comparativement aux équipements traditionnels, les fabricants sont aujourd'hui en mesure d'offrir pour chaque support, des machines à rapport de bains court, tout en maintenant pour le produit final un standard de qualité identique.

Aspect économique

Il varie en fonction du type d'équipement considéré (pour plus d'information, se référer aux exemples présentés dans les sections de renvoi ci-dessus mentionnées).

Enjeux

De hautes productivité et reproductibilité demeurent toujours les principaux avantages recherchés, suivis des économies de consommation d'eau, de produits chimiques et d'énergie. 

Références bibliographiques

[176, VITO, 2001] , [171, GuT, 2001] , [177, Comm., 2001] , [179, UBA, 2001] , [116, MCS, 2001] , [120, Brazzoli, 2001] , [127, Loris Bellini, 2001] .

4.6.20  Optimisation de l'équipement des machines de teinture de type barque à tourniquet

Description

Les machines de teinture dites "barques à tourniquet" sont décrites dans la section 10.3.1.1. Dans de nombreux secteurs de l'industrie textile, elles ont été supplantées par d'autres types d'équipement (Jet par exemple), mais la teinture sur barque reste encore une technologie importante pour la teinture en pièces de textiles volumineux, tels que les tapis, les textiles de capitonnage, les éponges et les tricots tubulaires. Pour ces textiles, la douceur est déterminée par le gonflant qui leur est conféré pendant la teinture et la barque présente l'avantage d'appliquer une faible tension à la matière, tout en maintenant une forte action mécanique.

Cette technique de teinture a fait l'objet d'améliorations technologiques, principalement en ce qui concerne [171, GuT, 2001] :

le chauffage : dans les premières barques, le bain était habituellement chauffé par injection directe de vapeur à travers un tuyau perforé. Ce système assurait à la fois un chauffage rapide et une agitation énergique, mais conduisait à une dilution du bain. Pour éviter la dilution et les débordements accidentels, on fait actuellement plus couramment appel au chauffage/refroidissement indirects.

le contact bain/matière : dans les barques de teinture récentes, on fait circuler à la fois le bain et la matière pour améliorer l'échange bain /étoffe. Le tapis est mis en mouvement dans le bain de teinture, qui, à son tour, est pompé en continu à travers un filtre à tambour pour enlever les bourres. Ce système de circulation assure une homogénéisation plus rapide du bain et une distribution uniforme du colorant sur le tapis.

le rapport de bain : les barques à tourniquet récentes fonctionnent à des rapports de bain beaucoup plus faibles que les machines classiques. La possibilité de teindre de petites charges avec approximativement le même rapport de bain que celui obtenu pour une charge maximale constitue une caractéristique importante.

le rinçage : les barques à tourniquet récentes sont conçues pour sortir le tapis sans vidanger le bain et sans le refroidir ou le diluer avec l'eau de rinçage. Grâce au système de "sortie à chaud", le tapis est automatiquement retiré de la barque et passe sur un système d’aspiration par le vide enlevant l'eau non liée. La solution récupérée est recyclée vers le bain de teinture, le tapis étant alors rincé par aspersion pour passer ensuite sur un deuxième système d’extraction, où l'eau de rinçage est recueillie.

En plus de l'équipement ci-dessus, les barques récentes sont dotées de capots pour contribuer au maintien de la température et réduire les pertes. Elles sont également équipées de systèmes de dosage et de contrôle automatiques du process pour le contrôle intégral du profil de température et de l'injection des produits chimiques pendant le procédé de teinture.

Figure 4.23: Barque de teinture pour tapis, type Supraflor

[171, GuT, 2001]

Principaux avantages environnementaux

Les caractéristiques décrites ci-dessus permettent des économies substantielles en terme de consommation d'eau, de produits chimiques et d'énergie. Selon les déclarations des constructeurs de machines, les réductions de consommation d'eau pour l'intégralité du procédé seraient de l'ordre de 40 à 50 % (jusqu'à 90 % pour l'eau de rinçage) et de 30 % pour la consommation d'électricité [171, GuT, 2001] .

Le concept perfectionné, dont bénéficie les barques à tourniquet récente, consiste à ne plus réaliser l'étape de rinçage en discontinu mais plutôt en mode continu dans une section séparée de l'équipement, évitant ainsi que le support reste en contact avec le bain. De cette manière, le flux d'eau de rinçage est séparé du bain chaud épuisé, permettant ainsi de réutiliser les deux flux et de récupérer l'énergie thermique.

Données opérationnelles

Les rapports de bain habituellement appliqués dans les barques destinées à la teinture des tapis sont de 1:30 ou plus. Les barques à tourniquet récentes pour la teinture au large fonctionnent à des rapports de bains de 1:15 à 1:20, selon le type de support, le chargement et l'armure de l’étoffe. Un nouveau type de barque à tourniquet pour la teinture au large de tapis, qui est utilisée avec succès dans différentes unités de production, fonctionne à des rapports de bain allant de 1:9,5 à 1:19.

Pour la teinture de supports textiles, les rapports de bain sur les barques à tourniquet classiques se situent aux alentours de 1:15 à 1:25. Le rapport de bain sur des barques à tourniquet récentes peut être ramené entre 1:5 et 1:8 (selon le type de support) [171, GuT, 2001] .

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Pour toutes les applications nécessitant toujours l'utilisation de barques à tourniquet (par exemple les textiles épais, tels que les tapis, articles de capitonnage, éponge), il est possible de remplacer les machines anciennes par des machines de nouvelle génération.

La modification de machines anciennes avec les éléments essentiels du nouveau matériel n'étant pas réalisable, il est nécessaire de les remplacer. Toutefois, quelques types de machines anciennes peuvent être modernisés en les dotant du dispositif spécial "sortie à chaud".

Aspect économique

Aucune donnée n'a pu être obtenue.

Enjeux

La haute productivité et la grande reproductibilité constituent encore les enjeux principaux, ainsi que les économies de consommation d'eau, de produits chimiques et d'énergie.

Usines de référence

Dans le monde entier, de nombreuses installations sont en service dans des usines  d'ennoblissement textile, comme par exemples les barques Supraflor et Novacarp, spéciales moquettes.

Référence bibliographique

[171, GuT, 2001]

4.6.21  Optimisation de l'équipement des machines de teinture type Jet

Les machines type Jet ont fait l'objet de nouveaux concepts qui apportent une amélioration significative non seulement pour la productivité, mais également pour la performance environnementale du procédé de teinture des étoffes traités en boyaux. Les sections ci-après présentent quelques exemples de techniques accessibles.

4.6.21.1   Machines de teinture Airflow

Description

La technologie de la teinture Jet est actuellement parfaitement au point. Toutefois, l'utilisation de l'air venant s'additionner à l'eau ou la remplacer pour entraîner l’étoffe en boyau (jet d'air) constitue l'innovation fondamentale.

Dans les derniers développements, l’étoffe est entraînée par l'air humidifié ou par un mélange de vapeur et d'air, sans aucun liquide. Les colorants, les produits chimiques et les produits auxiliaires sont injectés dans le flux gazeux. Pour les tissus en polyester, il est possible d'atteindre des rapports de bain de 1:2, tandis que la limite la plus basse possible pour les tissus en coton est de 1:4,5.

La figure ci-après montre que le niveau du bain se situe toujours en dessous de celui du textile traité. Dans la cuve, l’étoffe n'est donc plus en contact avec le bain (celui-ci étant en dessous du panier qui contient le textile). Ainsi, il est possible de changer les caractéristiques du bain, sans aucune modification des conditions de traitement du support (par exemple refroidissement du bain alors que la température du support est toujours élevée pour prolonger le temps de fixation, l'adjonction de produits chimiques, remplacement du bain par un autre).

Figure 4.24: Illustration d'une machine de teinture Airflow avec indication de la circulation de l'air et de l'injection du bain

[280, Allemagne, 2002]

L'opération de teinture "sans immersion dans le bain" constitue l'une des principales caractéristiques de cette machine, l'autre étant la possibilité de faire circuler le bain dans un circuit séparé sans contact avec la matière. A la différence des machines classiques, la vanne située au fond de la cuve est ouverte tout au long du procédé de rinçage (voir figure 4.25) et l'eau de rinçage, initialement pulvérisée sur l’étoffe au moment où elle entre dans le Jet, est immédiatement évacuée sans contact supplémentaire avec l’étoffe. Ainsi, le rinçage n'est plus une opération discontinue mais offre tous les avantages d'un traitement à la continu (gain de temps, possibilité de rejeter le bain sans refroidissement après teinture à haute température à 130°C permettant ainsi une récupération optimale de la chaleur, possibilité de séparation des bains de teinture chaud et des eaux de rinçage, etc.).

Figure 4.25 : Illustration d'une étape de rinçage en machine de teinture Airflow avec indication de l'ouverture de la vanne pour obtenir un rinçage à la continu

[280, Allemagne, 2002]

Principaux avantages environnementaux

Le rapport de bain extrêmement faible et le système de rinçage à la continu permet pratiquement un procédé "non-stop", ce qui ce traduit par :

un besoin d'énergie moins important, grâce au cycle de chauffage/refroidissement plus court et à une récupération maximale de la chaleur des bains de teinture épuisés,

une réduction de la consommation des produits chimiques (par exemple le sel) dont le dosage est basé sur le volume du bain de teinture (environ 40 % [179, UBA, 2001] ),

une économie d'eau (elle peut atteindre jusqu'à 50 % comparée aux machines traditionnelles fonctionnant avec un rapport de bain compris entre 1:8 et 1:12 [179, UBA, 2001] ).

En outre, l'évacuation du bain de teinture épuisé à la température du procédé et sans dilution par l'eau de rinçage, permet une dégradation très efficace et rentable des colorants restants et d'autres produits auxiliaires difficiles à traiter, en faisant appel aux procédés de traitement utilisant les radicaux libres "ETF et ETP" (réaction thermique de Fenton améliorée et réaction de photo-Fenton améliorée)

Données opérationnelles

Le tableau 4.28 fournit les principales données concernant la teinture du coton en colorants réactifs dans un Jet classique, fonctionnant avec un rapport de bain compris entre 1:8 et 1:12 et dans un Jet type Airflow décrit ci-dessus. Les données proviennent de mesures effectuées sur des sites de production.

Il est intéressant d'ajouter que la machine, type Airflow, décrite dans cette section, est également conçue pour maintenir son faible rapport de bain, même si celle-ci est chargée bien en-dessous de sa capacité.

Unité

Jet classique fonctionnant à un rapport de bain de

1:8 à 1:12

Airflow fonctionnant à un rapport de bain de

1:2 à 1:3 (polyester)
ou 1:4,5 (coton)

Eau ⁽¹⁾

(l/kg)

100 à 150 ⁽³⁾

20 à 80 ⁽³⁾

Produits auxiliaires

(g/kg)

12 à 72

4 à 24

Sel

(g/kg)

80 à 960

20 à 320

Colorants

(g/kg)

5 à 80

5 à 80

Vapeur

(kg/kg)

3,6 à 4,8

1,8 à 2,4

Electricité

(kWh/kg)

0,24 à 0,35

0,36 à 0,42

Durée ⁽²⁾

mn

Source : [179, UBA, 2001]

Remarques :

⁽¹⁾   Rinçage compris

⁽²⁾   Y compris les chargements/déchargements

⁽³⁾   La variation de la consommation d'eau doit être lue comme étant de 20 l/kg dans le cas de fibres polyester et de 80 l/kg pour la cellulose. La machine, type Airflow, est capable de ne consommer qu'un volume de 16 l/kg pour le blanchiment au peroxyde au lieu de 32,5 l/kg dans un Jet ordinaire et 26,6 l/kg pour la teinture en colorants réactifs/lavage, comparé à 43 l/kg pour le Jet classique [176, VITO, 2001]

Tableau 4.28 : Comparaison des consommations pour la teinture du coton en colorants réactifs dans un Jet classique (rapport de bain de 1:8 à 1:12) et dans un Jet de type Airflow

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Il est possible d'utiliser cette machine pour le tricot et le tissu ainsi que pour pratiquement tous types de fibres. Les étoffes contenant de l’élasthanne, toujours difficiles à teindre en raison de la stabilité dimensionnelle, peuvent être teintes avec succès par le système Airflow. Des restrictions d'utilisation de cette machine ont été constatées pour la laine et les mélanges à base de laine avec un pourcentage de laine supérieur à 50 %, dues aux problèmes de feutrage. Cette technique n'est pas recommandée pour la teinture d’étoffes de lin, étant donné que les fibres du lin provoque des dépôts dans la machine. Bien qu'étant homologuée pour la soie, cette technique est rarement utilisée à cet effet.

Un procédé a été développé pour minimiser l'oxydation des colorants de cuve et des colorants au soufre par l'oxygène présent dans l'air injecté.

Aspect économique

Les machines existantes ne pouvant être transformées, l'application de cette technique nécessite un investissement dans un équipement neuf. Le coût de l'investissement pour ce type de machine est 30 % plus élevé que pour les Jets classiques. Toutefois, grâce à d'importantes économies, le temps de retour sur investissement est relativement court. [179, UBA, 2001] .

Enjeux

La productivité élevée et la grande reproductibilité constituent toujours les principaux enjeux, ainsi que les économies d'eau, de produits chimiques et d'énergie.

Usines de référence

Les Jets de teintures, type Airflow, sont en service dans de nombreuses usines d'ennoblissement textile à travers le monde. Les Airflow "sans immersion dans le bain", tels que la machine décrite dans cette section, où le textile est uniquement mis en mouvement par l'air, sont fabriqués par THEN GmbH, D-74523 Schwäbish Hall. ATYC SA Terrassa à Barcelone fabrique un Airflow ULLR (machine AIRTINT EVO haute température), où l’étoffe est entraînée par l'air et l'eau dans des flux séparés. Il existe d'autres fabricants de machines qui font appel à l'air et l'eau pour la mise en mouvement de l’étoffe, à volume de bain réduit et variable (par exemple : Thies GmbH, 48653 Coesfeld : MCS, I-24059 Urgnano – Bergame ; Scholl AG, CH-5745 Safenwil).

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [176, VITO, 2001] .

4.6.21.2   Machines de teinture Soft Flow sans contact entre le bain et l’étoffe

Description

Dans ce type de Jet, l'eau entraîne le mouvement du tissu. Le concept, qui distingue cet appareil des Jets classiques fonctionnant avec un système hydraulique, est basé sur le fait que l’étoffe en boyau reste en mouvement pendant le cycle entier de production (du chargement jusqu'au déchargement), sans interrompre ni la circulation du bain, ni celle du support pour les opérations habituelles de vidange et de remplissage.

Selon le principe de cette technique, le bain "frais" entre dans la cuve à travers un échangeur de chaleur et arrive dans une zone spéciale d'échange, pendant que le bain "pollué" est dirigé vers la canalisation d'évacuation, sans venir en contact avec l’étoffe ou le nouveau bain dans la machine.

Tout comme dans l’Airflow décrit précédemment, le rinçage est réalisé en mode continu, dont l'efficacité est améliorée par un système à contre-courant.

Principaux avantages environnementaux

Comparativement à d'autres machines Soft Flow de la même catégorie, les caractéristiques de cette machine permettent une réduction significative de la durée de production (17 à 40 %), de la consommation d'eau (environ 50 %) et de vapeur (11 à 37 %). Les données relatives à la performance sont données au paragraphe "Données opérationnelles".

La séparation efficace des différents flux offre d'autres avantages, tels qu'une récupération de chaleur optimale et la possibilité de recyclage ou de réutilisation pour d’autres traitements.

Données opérationnelles

Le tableau 4.29 présente une comparaison entre les résultats obtenus pour un même procédé de teinture sur une machine ordinaire, une machine de "nouvelle génération" (caractérisée par l'existence d'une cuve d'alimentation, d'options de vidange et de remplissage par pompage et de systèmes de rinçage en continu) et sur la machine Soft-Flow décrite ci-dessus.

A l'entrée

Unité

Jet de teinture
classique

Jet "nouvelle
génération"

Soft Flow
"sans contact"

Eau⁽¹⁾

(l/kg)

82

87

42

Produits
auxiliaires

(g/kg)

Colorants

(g/kg)

Vapeur

(kg/kg)

3,95

4,84

3,07

Electricité

(kWh/kg)

Durée⁽²⁾

mn

472

341

284

Source : [176, VITO, 2001]

Remarques

⁽¹⁾ Y compris le rinçage

⁽²⁾ Chargement/déchargement compris

Tableau 4.29 : Comparaison des consommations lors de la teinture du coton en colorants réactifs entre une machine classique, une machine dite de la "nouvelle génération" (caractérisée par l'existence d'une cuve d'alimentation, de vidange et de remplissage par pompage et de systèmes de rinçage en continu) et la machine Soft Flow "sans contact"

Interactions

Aucune ne semble probable.

Applicabilité

Applicabilité similaire à celle des machines Soft Flow classiques.

Aspect économique

Les machines existantes ne pouvant faire l'objet d'un rééquipement ultérieur, l'application de cette technique nécessite un investissement dans un matériel neuf. Il n'a pas été possible d'obtenir les coûts d'investissement pour ce type d'équipement.

Enjeux

Augmentation de la productivité.

Usines de référence

La machine décrite dans cette section est fabriquée par Sclavos (Machine VENUSTM assortie du procédé AquachronTM).

Référence bibliographique

[176, VITO, 2001]

4.6.21.3   Machines de teinture « single-rope flow »

Description

La figure 4.26 présente la configuration de cette machine Jet. La circulation du tissu et le cycle de teinture de cette machine sont très différents des machines de teinture en boyaux. En premier lieu, un boyau unique traverse tous les tubes d’injection de bain et compartiments, et retourne au premier compartiment après avoir réalisé le circuit complet.

Le concept à boyau unique permet à la fois une uniformité optimale et la reproductibilité des résultats.

Cette grande uniformité est obtenue grâce au passage continu de la totalité de l’étoffe à travers l'ensemble des différentes tuyères et cuves. Tandis que les machines à boyaux multiples génèrent des conditions variables dans chaque compartiment, et ceci pour différentes raisons (vitesse différente des boyaux due à des flux variables des tuyères, etc.), l'approche à boyau unique assure des conditions de traitement homogènes dans le système tout entier. Ainsi, le bain atteint son équilibre plus rapidement même si les conditions changent (par exemple lors de l'injection d'alcali ou de colorant, de l’augmentation ou de la baisse de la température). Il est ainsi possible d'injecter les produits chimiques beaucoup plus rapidement et d’augmenter de façon significative la température, sans endommager la fibre.

La reproductibilité est obtenue par le contrôle du nombre de passages de la matière plutôt que par le temps de séjour. A l'exception de la durée nécessaire à la fixation, qui demeure un paramètre subordonné au temps, l'adjonction de colorants et de produits chimiques dans la machine, l'augmentation ou l'abaissement de la température, etc. dépendent du nombre de passages et non pas d'un temps préréglé. Le comptage de passages du tissu est très facile et garantit que chaque lot d’étoffe est soumis à une procédure identique. La durée du cycle, automatiquement adaptée à la vitesse du boyau et à la charge de la machine, constitue un autre avantage du principe de cette approche de comptage de passages (plus la longueur du boyau est courte, plus la durée du cycle de la machine est courte).

La machine est également dotée de nombreux dispositifs récents permettant des gains de temps, à savoir le remplissage et l’évacuation sous pression, la cuve chauffée de capacité de bain équivalente à la machine, les programmes de rinçage récents, etc.

La machine est capable de maintenir un rapport de bain constant (rapport spécifique de 1:6), même à 60 % de sa capacité nominale.

Figure 4.26 : Représentation de la machine de teinture « Single rope flow »

Principaux avantages environnementaux

Comparée aux machines traditionnelles à boyaux multiples, les cycles très courts et les autres caractéristiques décrites ci-dessus permettent des économies d'eau et d'énergie significatives (jusqu'à 35 %).

La grande reproductibilité ainsi que la grande fiabilité des résultats finaux apportent des avantages environnementaux supplémentaires. Une production correcte "dès la première fois" constitue l'une des plus efficaces mesures préventives de la pollution. En effet, elle permet d'éviter la consommation supplémentaire d'eau et les rejets de produits chimiques et d’énergie nécessaires aux corrections, telles que les retouches, les surteintures, le démontage, les corrections de nuances, etc. Des sociétés qui font appel à cette technique ont pu constater une baisse des retouches de 5 % à 2 % [177, Comm., 2001] .

La réduction du nombre d'opérations de coutures et de coupes à la fin de chaque cycle de teinture constitue le dernier avantage, mais pas le moindre de la machine à boyau unique. En moyenne, 1 à 1,5 mètres d’étoffes sont mis en déchet pour chaque assemblage. Ainsi, une machine de teinture à trois boyaux fonctionnant 300 jours/an, en 3 cycles de teinture par jour, produirait annuellement 2 700 mètres de déchets textiles de plus que le même procédé réalisé dans une machine à boyau unique. Pour une usine d'ennoblissement de taille moyenne, cela équivaut à environ 3 000 à 4 500 kg/an de déchets textiles [177, Comm., 2001] .

Données opérationnelles

Le tableau ci-dessous présente les résultats du même procédé de teinture réalisé dans une machine classique (rapport de bain de 1:10 à 1:12), dans une machine "nouvelle génération" (caractérisée par un rapport de bain de 1:8 et dotée des équipements les plus récents permettant de réduire les durées) et dans la machine à boyau unique (single-rope) décrite ci-dessus (rapport de bain 1:6). Les données ont été calculées à partir de mesures effectuées sur des sites de production.

Unité

Jet traditionnel

Jet "nouvelle

génération"

Jet à boyau unique

Eau ⁽¹⁾

(l/kg)

100 à 130

50 à 90

30 à 70

Produits

auxiliaires

(g/kg)

15 à 75

8 à 40

5 à 25

Colorants

(g/kg)

10 à 80

10 à 80

10 à 80

Autres produits

auxiliaires

(g/kg)

100 à 900

80 à 640

60 à 480

Vapeur

(kg/kg)

4 à 5

2 à 3

1,5 à 2,5

Electricité

(kWh/kg)

0,34 à 0,42

0,26 à 0,32

0,18 à 0,22

Durée⁽²⁾

min.

510 à 570

330 à 390

210 à 220

Source : [177, Comm., 2001]

Remarques :

⁽¹⁾ Y compris le rinçage

⁽²⁾ Chargement/déchargement compris

Tableau 4.30 : Comparaison des performances lors de la teinture du coton en colorants réactifs dans une machine traditionnelle (rapport de bain 1:10 à 1:12), dans une machine  "nouvelle génération" (rapport de bain 1:8 et dotée de dispositifs de gain de temps les plus récents) et dans la machine à boyau unique (rapport de bain 1:6)

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

La machine à boyau unique est parfaitement adaptée à pratiquement tous les types de fibres, pour la production de tricots et de tissus. A moins d'utiliser le modèle horizontal de cette machine, on constate des restrictions pour teindre la laine, la soie et des mélanges de ces deux fibres.

Aspect économique

Comparativement aux machines classiques neuves, le coût d'investissement pour ce type de machine est 20 à 30 % plus élevé, mais grâce aux économies et à une productivité plus élevée, le temps de retour sur investissement peut être inférieur à 10 mois.

Enjeux

Outre l'avantage d'une réduction de la consommation d'énergie, la productivité et la reproductibilité élevées ainsi que la polyvalence de cette machine constituent ses points forts.

Usines de référence

De nombreuses installations sont utilisées dans l'industrie de l'ennoblissement textile dans le monde entier.

La machine à boyau unique décrite dans cette section est fabriquée par MCS Urgnano (BG) Italie.

Références bibliographiques

[177, Comm., 2001] , [116, MCS, 2001] , [176, VITO, 2001] .

4.6.22  Réutilisation/recyclage d'eau provenant des procédés de teinture en discontinu

Description

Dans les procédés de teinture, le regarnissage et la réutilisation du bain de teinture ou le recyclage de l'eau de rinçage pour la teinture suivante représentent des opportunités pour réduire la consommation d'eau.

La réutilisation du bain de teinture est un procédé qui consiste à analyser la concentration en colorants et en produits auxiliaires résiduels dans les bains de teinture chauds épuisés, à le regarnir et réutiliser les bains pour teindre d'autres lots. Il existe deux procédures possibles. La première méthode consiste à pomper le bain de teinture dans un réservoir d'attente (ou dans une seconde machine identique), tandis que la matière est rincée dans la même machine que celle où elle a été teinte. Ensuite, le bain de teinture est renvoyé dans la machine pour teindre le lot suivant. La deuxième option consiste à retirer la matière du bain de teinture épuisé et à l'introduire dans une autre machine pour le rinçage. Dans ce cas, aucun réservoir d'attente n'est nécessaire, mais la matière est soumise à une manipulation supplémentaire. La concentration du bain de teinture peut être analysée au moyen d'un spectrophotomètre et/ou être déterminée par l'expérience acquise en production sur la base du niveau d'épuisement, de l’évaporation et du bain entraîné par l’étoffe [11, US EPA, 1995] .

Le bain de teinture étant habituellement chaud, il est intéressant d'économiser du temps et de l'énergie grâce à la réutilisation du bain. Toutefois, pour garantir l'unisson de la teinture, il est nécessaire de démarrer le procédé de teinture à une température de 50°C. Pour cette raison, on refroidit le bain chaud épuisé pour le réchauffer ensuite, ce qui peut être évité dans certains cas. Grâce au développement de nouvelles technologies, il est possible de démarrer la teinture à haute température. Au lieu de surveiller la température, il est possible de contrôler le potentiel chimique du colorant (ce qui est faisable, par exemple, par l'adjonction d'hydroxyde de sodium aux colorants réactifs). Ces techniques sont adaptées à la teinture de la laine en colorants acides, à la teinture de l'acrylique (ce qui exclut l’ajout d'agents d'unisson) et à celle du coton, dans le cas de la teinture au soufre ou de procédés de teinture en colorants réactifs par épuisement  [204, L. Bettens, 2000] .

La seconde technique préconisée dans le cadre de ce document est similaire, mais cette fois-ci c’est le bain de rinçage qui est réutilisé pour préparer le bain de teinture suivant.

Principaux avantages environnementaux

Réduction des consommations d'eau et de produits chimiques. Dans quelques cas (voir ci-dessus), il est également possible de réaliser des économies d'énergie (par la réutilisation du bain de teinture chaud) si l'adsorption du colorant est contrôlé par le pH et que le bain arrive pratiquement à épuisement total, sans être refroidi à la fin du cycle de teinture.

Données opérationnelles

UBA indique des données opérationnelles pour une usine réalisant la teinture de fibres de polyester et de fibres de laine en bourre. La laine est teinte avec des colorants au chrome ou des colorants métallifères, tandis que les fibres de polyester sont teintes avec des colorants dispersés. Les deux colorants se caractérisent par des taux d'épuisement élevés, qui permettent de réutiliser le bain de teinture épuisé pour les lots suivants. Toutes les machines de teinture d'une capacité allant de 50 à 100 kg (rapport de bain 1:8) sont équipées de réservoirs d'attente, de dispositifs de contrôle de la température et du pH et de systèmes de dosage automatique de l'acide formique. La plupart des réservoirs d'attente sont constamment utilisés pour le même type de colorants et de nuances (par exemple le bain de teinture en colorants au chrome pour les coloris foncés, etc.). Les améliorations ont permis à cette société de réduire la consommation d'eau spécifique de 60 à 25 l/kg [179, UBA, 2001] .

ENco fait état d'une autre expérience opérationnelle d'une usine de teinture de fibres de laine en bourre. Cette société travaille avec des machines de type à bac conique, et charge les porte-matières en fibres sèches. La consommation d'eau spécifique pour la teinture et pour le cycle de rinçage est respectivement de 9,5 l/kg et 7,8 l/kg (1,7 l/kg étant retenus dans les fibres entre la teinture et le rinçage). La consommation d'eau pour un cycle traditionnel serait de 17,3 l/kg.

Lors de la réutilisation du bain de teinture pour la teinture suivante, il est nécessaire d’ajouter en moyenne 1,7 l/kg d'eau pour compenser la perte lorsque les fibres humides sont retirées du bain de teinture précédent. L'expérience démontre qu'en moyenne uniquement quatre cycles de la même nuance peuvent être réalisés en réutilisant le bain. Comparé au cycle classique, ce système de teinture permet de réduire la consommation d'eau globale d'environ 33 % [32, ENco, 2001] .

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

La réutilisation de l'eau des procédés de teinture (pour les deux techniques) nécessite généralement des réservoirs d'attente pour le stockage des bains épuisés. Quelques modèles de machines de teinture en discontinu (Jiggers, Jets et barques de teinture, par exemple) sont équipés de réservoirs intégrés, permettant ainsi une séparation automatique entre les bains concentrés et l'eau de rinçage.

En utilisant des machines à chargement par le dessus (ce qui est généralement le cas pour les fibres en bourre et dans quelques cas pour le fil), le bain de rinçage peut rester dans la machine en fin de procédé et être réutilisé pour la teinture du lot suivant, sans que cela ne nécessite des réservoirs d'attente.

La réutilisation des bains de teinture et des eaux de rinçage implique quelques différences fondamentales par rapport à l'utilisation du bain frais. Les classes de colorants à haute affinité (épuisement optimum), qui subissent un minimum de modification pendant le procédé de teinture, permettent la gestion la plus aisée. Les colorants acides pour le nylon et la laine, les colorants basiques pour l'acrylique, les colorants directs pour le coton et les colorants dispersés pour les fibres synthétiques constituent des exemples. La solution la plus facile consiste à réutiliser un bain de teinture pour refaire la même nuance avec les mêmes colorants, un équipement identique et des fibres similaires. Ceci nécessite une certaine gestion du planning de la production pour passer de nuances pâles aux coloris sombres (ce qui est susceptible de limiter quelque peu la flexibilité des opérations de teinture en discontinu).

Le nombre de cycles de réutilisation est limité par l'accumulation d'impuretés en provenance de différentes sources : les impuretés présentes sur la matière textile, comprenant les impuretés naturelles du coton et de la laine, les huiles de tricotage, les agents de préparation de la fibre etc. D’autres impuretés provenant, des produits de formulation des colorants, des produits auxiliaires (des agents d'unisson, par exemple), des électrolytes, d'une accumulation de sel par suite de l'adjonction d'acides et de bases pour le contrôle du pH, peuvent également se concentrer dans le bain réutilisé.

En conclusion, les restrictions sont moins sévères dans le cas où l'on dispose de machines permettant une séparation entre le bain de teinture épuisé et les eaux de rinçage, de systèmes de teinture avec des trichromies, de systèmes de contrôle du pH afin de maîtriser l'adsorption du colorant (en préservant le bain de teinture chaud) et notamment dans le cas où le bain atteint un épuisement quasiment total, sans refroidissement nécessaire en fin de teinture [204, L. Bettens, 2000] .

Aspect économique

Les économies directes sont liées à la fois au prix d'achat de l'eau de process et aux coûts d'assainissement, dont les prix varient d'un pays à l'autre. UBA indique pour l'usine décrite ci-dessus à titre d'exemple des économies de 3,20 euros/m³ (0,6 euro/m³ pour l'eau douce, traitement compris, et de 2,6 euros/m³ au titre de la taxe d'assainissement). ENco fait état de coûts au Royaume-Uni de l'ordre de 1,09 euros/m³ pour l'eau de la ville et d'une taxe d'assainissement moyenne d'environ 1,62 euros/m³ (calculés selon la formule de la méthode de la teneur Modgen standard [32, ENco, 2001] ).

Dans l'usine décrite par UBA à titre d'exemple, les coûts d'investissement en réservoirs, tuyauteries et dispositifs de contrôle s'élèvent à 0,8 million d'euros [179, UBA, 2001] .

Usines de référence

De nombreuses installations en Europe.

Références bibliographiques

[204, L. Bettens, 2000] , [179, UBA, 2001] , [11, US EPA, 1995] , [51, OSPAR, 1994] (P087, P088), [32, ENco, 2001] .

4.7      Impression

4.7.1       Substitution et/ou réduction de l'urée dans les pâtes d’impression en colorants réactifs

Description

La teneur en urée dans la pâte d’impression en colorants réactifs peut atteindre 150 g/kg. L’urée est également utilisée dans les pâtes d’impression en colorants de cuve, mais à une concentration très inférieure (environ 25 g/kg de pâte). L’urée est destinée à :

augmenter la solubilité des colorants,

augmenter la formation de condensat sur le tissu, nécessaire pour faciliter la migration du colorant de la pâte vers la fibre textile,

former les condensats ayant un point d’ébullition plus élevé (115°C), ce qui permet de maintenir plus facilement des conditions de traitement constantes (sans l’emploi d’urée, des conditions de traitement non constantes peuvent nuire à la reproductibilité).

Il est possible de remplacer l’urée par l’apport contrôlé d’humidité (10 % en poids pour une étoffe en coton, 20 % pour une étoffe en viscose et 15 % pour les mélanges à base de coton). L’humidification peut être réalisée soit sous la forme de mousse ou par pulvérisation d’une quantité définie d’eau sous forme de brouillard.

Principaux avantages environnementaux

L’impression constitue la principale source d’urée et de ses produits de décomposition (NH₃/NH₄⁺) de l’ennoblissement textile. Au cours du traitement des eaux usées, la nitrification de l’excès d’ammoniaque implique une forte consommation d'énergie. Les rejets d’urée, d’ammoniaque et de nitrate contribuent à l’eutrophisation et à la toxicité de l’eau. La réduction ou l’élimination de l’urée à la source réduit de façon significative ces impacts.

L’humidification avant vaporisage en impression en colorants réactifs permet de réduire la teneur en urée de la pâte d’impression de 150 g/kg de pâte à zéro. Cependant, avec des colorants réactifs de type complexe phthalocyanine, la teneur en urée n’est réduite qu’à 40 g/kg de pâte en raison des mauvaises propriétés de migration, propres à ces colorants à molécules encombrantes [179, UBA, 2001] .

Données opérationnelles

La suppression de l'urée dans les pâtes d'impression a abaissé la concentration d'ammoniaque dans l'effluent global d'une usine d'ennoblissement disposant d'un important département d'impression d'environ 90 à 120 mg à près de 20 mg de NH₄⁺-N/l. [179, UBA, 2001] .

Sans utiliser la technique citée, il est possible de réduire la quantité d’urée consommée à environ 50 g/kg de pâte d’impression pour la soie et à 80 g/kg pour la viscose, tout en maintenant le même niveau de qualité.

Interactions

L’humidification nécessite de l’énergie, mais la quantité consommée est très inférieure à la consommation requise pour la production d’urée [179, UBA, 2001] .

Applicabilité

Les systèmes d'humidification par mousse et par pulvérisation s'appliquent aux installations nouvelles et existantes destinées à l'impression en colorants réactifs [179, UBA, 2001] .

Cependant, pour les articles en soie et en viscose, le système de pulvérisation ne permet pas d’éviter complètement l’emploi d’urée. La technique n’est pas suffisamment fiable pour garantir un dosage uniforme d’une faible quantité d’humidité requise pour ces fibres. En particulier, il a été signalé que la pulvérisation ne permettait pas d’atteindre des niveaux de qualité satisfaisants pour les articles fins.

En revanche, depuis plusieurs années le système d’humidification par application de mousse en remplacement complet de l'urée s’est révélé performant pour la viscose [179, UBA, 2001] . En principe, cette méthode devrait également être techniquement viable pour la soie, bien que jusqu'à présent elle n’ait jamais fait ses preuves. La soie est connue comme étant une fibre moins problématique que la viscose, mais elle est généralement produite en plus petites séries.

Aspect économique

Les coûts d’investissement pour l’équipement de pulvérisation, y compris la mesure de l’humidité en ligne, s’élèvent à environ 30 000 euros, mais le système d’application de mousse est beaucoup plus onéreux. En effet, il faut compter environ 200 000 euros pour une machine d’application de mousse correspondant à une capacité de production d’environ 80 000 mètres linéaires par jour. La technique d’humidification par application de mousse a été exploitée dans des conditions économiques viables dans des usines d'une capacité de production d’environ 30 000, 50 000 et 140 000 mètres linéaires par jour.

Enjeux

Les limites strictes appliquées par les autorités locales concernant la présence d'ammoniaque ou d'azote dans les eaux usées, due à l’eutrophisation et à la toxicité des eaux de surface, ont encouragé l’introduction de cette technique.

L’application de cette technique présente également un intérêt pour les usines qui rejettent les effluents vers des stations d’épuration des eaux usées urbaines. En raison de l’importante consommation d’énergie pour la nitrification biologique, de nombreuses municipalités facturent maintenant les émissions d'azote à ceux qui rejettent indirectement.

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe. Parmi les usines où la technique est actuellement appliquée, figurent : Ulmia, D-Ravensburg-Weissenau; KBC, D-Loerrach ; Textilveredlung Wehr, D-Wehr [179, UBA, 2001]

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001] .

4.7.2       Impression en colorants réactifs deux phases

Description

Selon la description précédente dans la section 4.7.1, dans l’impression classique en colorants réactifs en une phase, on utilise l’urée pour augmenter la solubilité des colorants et pour améliorer leur migration de la pâte d’impression vers la fibre textile.

La réduction, voire le remplacement de l'urée par l'apport d'humidité contrôlée est possible en impression en une phase.

La méthode d'impression en deux phases constitue une autre option, qui comprend les étapes suivantes :

application de la pâte d’impression,

séchage intermédiaire,

foulardage avec une solution alcaline (en particulier du silicate de sodium),

fixation à la vapeur surchauffée,

lavage (pour éliminer les épaississants et améliorer les solidités).

Ce procédé est réalisé sans urée.

Principaux avantages environnementaux

La réduction de la teneur en ammoniaque dans les eaux usées et des problèmes concernant les effluents gazeux constituent les principales améliorations environnementales. Par ailleurs, l'augmentation de la durée de vie des pâtes d’impression offre davantage de possibilités pour recycler les pâtes d’impression résiduelles [179, UBA, 2001] .

Données opérationnelles

Ci-dessous un exemple de recette de pâte d’impression [179, UBA, 2001] .

Préparation de l’épaississant

épaississant à base d'alginate :

700 g

agent oxydant :

50 g

agent complexant :

3 g

agent de conservation :

0,5 - 1 g

eau :

x g

Total :

1 000 g

Pâte d’impression

épaississant :

800 g

colorant réactif

x g

eau :

y g

Total:

1 000 g

Fixation à la vapeur surchauffée (90 secondes à 125 °C).

Interactions

Aucune ne semble probable.

Applicabilité

Il est possible de réaliser l'impression en colorants réactifs deux phases sur des supports en coton et viscose. L’application du bain de fixation nécessite un dispositif d’imprégnation associé à un vaporiseur qui utilise de la vapeur surchauffée. On peut utiliser des colorants réactifs à base de monochlorotriazine et de vinylsulfone [179, UBA, 2001] .

Il convient de noter que cette technique est plus complexe et exige plus de temps que le procédé à une étape.

Aspect économique

Aucune information n'a été communiquée.

Enjeux

Les aspects concernant l'environnement et la qualité constituent les raisons de mise en œuvre d'une méthode d'impression en deux phases.

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe et dans le monde entier.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , à savoir :

“DyStar, 2000”

DyStar, D-Frankfurt/Main

Product information (2000)

4.7.3       Pâtes d'impression pigmentaires à performance environnementale optimisée

Description

Les étapes finales de l’impression pigmentaire consistent à sécher et fixer l’étoffe imprimée à l'air chaud. Au cours de ces deux phases, les émissions dans l’air de composés organiques volatils peuvent être importantes (voir aussi sections 2.8.3 et 8.7.2).

Dans le passé, le white-spirit utilisé pour les épaississants d’émulsion représentait une source majeure de composés organiques volatils. Il semble que les épaississants "eau dans l’huile" (émulsion complète) ne soient plus utilisés en Europe et les pâtes d’impression semi-émulsion (huile dans l’eau) ne le sont qu’occasionnellement. Cependant, on trouve encore des hydrocarbures (majoritairement aliphatiques) dans les rejets gazeux, provenant principalement de l’huile minérale contenue dans les épaississants synthétiques. Leur émission potentielle peut atteindre 10 g carbone organique /kg de textile.

Les épaississants de la nouvelle génération contiennent des quantités minimales de solvants organiques volatils. Ils sont à base d’acide polyacrylique ou de composés de polyéthylène glycol à la place des huiles minérales. On a également développé des produits qui ne contiennent aucun solvant. Ils sont disponibles sous forme de granulés ou de poudres qui ne génèrent aucune poussière.

Les fixateurs constituent également une source potentielle d’émissions dans les rejets gazeux issus de l’impression pigmentaire. Les agents de réticulation contenus dans ces produits auxiliaires sont en grande partie à base de composés de méthylol (composés de mélamine ou de précondensats d’urée-formaldéhyde) qui sont à l’origine de la présence de formaldéhyde et d’alcools (principalement du méthanol) dans les rejets gazeux. De nouveaux produits à faible teneur en formaldéhyde sont maintenant commercialisés.

De plus, les pâtes d’impression optimisées sont exemptes d'APEO (éthoxylates d'alkylphénol) (en impression pigmentaire, il est possible de retrouver ces produits auxiliaires dans les rejets aqueux provenant des opérations de nettoyage) et leur teneur en ammoniaque est réduite. L’ammoniaque, utilisée comme additif dans les liants, est aussi une source de pollution de l’air.

Principaux avantages environnementaux

Le tableau 4.31 présente, pour trois épaississants classiques, les niveaux d’émissions susceptibles d’être provoqués par le séchage et la fixation.

Opération

Recette I d’impression pigmentaire

(g C/kg textile)

Recette II d’impression pigmentaire

(g C/kg textile)

Recette III d’impression pigmentaire

(g C/kg textile)

Séchage

2,33

0,46

0,30

Fixation

0,04

0,73

0,06

Total

2,37

1,19

0,36

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 4.31: Emissions de COV (exprimée en carbone) en impression pigmentaire pour 3 types d'épaississants

La recette I équivaut déjà à un épaississant optimisé, mais elle contient toujours des hydrocarbures. Dans la recette II optimisée, l’huile minérale est remplacée par du  polyéthylène glycol, tandis que la recette III contient un épaississant en poudre. Avec la recette III, les émissions de formaldéhyde peuvent être maintenues en dessous de 0,4 g de CH₂O/kg de textile (en prenant comme hypothèse un débit de 20 m³ d'air extrait/kg de textile). De ce fait, il est également possible de réduire à moins de 0,4 g C/kg les substances volatiles liées au procédé d'impression.

L’emploi de pâtes d’impression optimisées peut permettre de réduire l’émission d’ammoniac à moins de 0,6 g de NH₃/kg de textile (en prenant comme hypothèse un débit de 20 m³ d’air/kg de tissu ).

Données opérationnelles

Il n’est mentionné aucune variation des conditions de traitement, de la qualité du produit ou du contrôle du procédé. [180, Espagne, 2001] .

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

La technique s'applique aux installations nouvelles et anciennes [179, UBA, 2001] , [180, Espagne, 2001] .

Les épaississants en poudre sont susceptibles de générer de la poussière ou de boucher les cadres d’impression [179, UBA, 2001] .

Aspects économiques

Les coûts plus élevés des pâtes d’impression sont compensés par la réduction des frais de traitement de l’air (émissions plus faibles de composés organiques volatils) [180, Espagne, 2001] , [179, UBA, 2001] .

Enjeux

La législation environnementale (en particulier, en ce qui concerne les limites d'émissions de COV, de formaldéhyde et d’ammoniac) constitue la principale motivation en faveur de l'utilisation des pâtes d’impression optimisées [179, UBA, 2001] .

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe et dans le monde entier.

Références bibliographiques

[180, Espagne, 2001] , [51, OSPAR, 1994] (P096, P106), [61, L. Bettens, 1999] , [179, UBA, 2001]

4.7.4       Réduction des volumes des systèmes d’alimentation en pâte équipant les machines d’impression à cadre rotatif

Description

La figure 2.22 présente un système d’alimentation en pâte équipant les machines d’impression textile à cadre rotatif. Le volume dépend du diamètre des tubes et de la racle  ainsi que de la conception de la pompe et de la longueur de la tuyauterie.

Le nettoyage des systèmes d’alimentation en pâte d’impression, qui peuvent aller jusqu’à vingt par machine, étant nécessaire à chaque changement de couleur ou de motif, une grande quantité de pâte d’impression est rejetée dans les eaux usées. Le nombre de couleurs différentes par motif varie généralement de 7 à 10. Le tableau 4.32 présente les capacités  des systèmes d’alimentation en pâte d’impression classiques et optimisés. Il convient de souligner que les chiffres fournis dans cette section ne s’appliquent pas à l’impression des tapis au cadre rotatif (dans ce domaine, les cadres rotatifs sont beaucoup plus grands - de 5 à 6 m de large - et les volumes de pâte d’impression à distribuer sont beaucoup plus importants que dans la plupart des procédés d’impression textile).

Largeur d’impression

(cm)

Système classique ⁽¹⁾

(litres)

Système optimisé ⁽¹⁾

(litres)

164

5,1

2,1

184

5,2

2,2

220

5,5

2,3

250

5,8

2,4

300

6,2

2,6

320

6,5

2,7

Source : [179, UBA, 2001]

Remarques :

⁽¹⁾ tuyauterie, pompe et racle  compris

Tableau 4.32 : Volumes des systèmes d’alimentation en pâte, classiques et optimisés sur les machines d’impression au cadre rotatif

En plus de ces volumes, il faut prendre en compte les résidus de pâte d’impression dans les cadres rotatifs, à raison d’environ 1 ou 2 kg. Par conséquent, les systèmes classiques engendrent une perte par système d'alimentation pouvant atteindre 8 kg.

Si l'on compare cette quantité à la quantité de pâte appliquée sur l’étoffe imprimée (voir le tableau ci-dessous), il apparaît que les pertes liées au  système d’alimentation sont  très significatives et qu’elle peut même excéder la quantité de pâte déposée sur l’étoffe (pour des mises d’environ 120 m). En Europe, au cours de ces dernières années, les longueurs moyennes par lot d’impression ont considérablement diminué, pour atteindre seulement 400 à 800 m.

Longueur du lot

(m)

Poids

(kg) ⁽¹⁾

Pâte d’impression nécessaire selon le taux de couverture(kg)

25 %

60 %

90 %

120

21,6

5,4

13

19,5

500

90

22,5

54

81

1 000

180

45

108

162

1 500

270

67,5

162

243

Source : [7, UBA, 1994]

Remarques :

⁽¹⁾ en supposant 180g/mètres linéaires

Tableau 4.33 : Quantité de pâte d’impression nécessaire pour imprimer différentes longueurs d’étoffe à différents taux de couverture

La réduction du volume du système d’alimentation diminue de façon significative les rejets de pâte d’impression dans les eaux usées. Les diamètres des tuyaux et des racles ont été réduits entre 20 et 25 mm avec pour résultat des réductions considérables de pâtes rejetées.

Conjointement aux systèmes d’alimentation à volume réduit, l'amélioration de la récupération de pâte provenant du système lui-même permet également de diminuer les résidus de pâte. Les nouvelles pompes bi-directionnelles permettent à chaque fin de cycle de refouler partiellement la pâte d'impression dans le fût. La technique décrite dans la section 4.7.5 permet de résoudre le problème lié à l’air aspiré à travers les perforations de la racle.

Les changements supplémentaires sont :

l'utilisation de racles permettant une distribution régulière de la pâte sur toute la largeur (réduction des résidus de pâtes d’impression à l'intérieur des cadres),

l'arrêt manuel de l’alimentation de pâte d’impression peu de temps avant la fin d’un cycle, pour réduire les résidus de pâte d’impression à l'intérieur des cadres rotatifs.

Sur des métrages de petites longueurs, en particulier, on peut également prendre en considération les modifications ci-dessous :

au lieu d'utiliser le système d’alimentation, injecter manuellement de faibles quantités de pâte d’impression (1 à 3 kg) directement dans la racle ou insérer manuellement par de petites ouvertures (d'une section de 3x3 cm ou 5x5 cm),

supprimer les tuyauteries grâce à l'alimentation au moyen d'entonnoirs directement placés au-dessus des pompes.

Principaux avantages environnementaux

Grâce à la réduction des volumes des systèmes d’alimentation, il est possible de diminuer de manière significative les pertes de pâtes d’impression (selon l'expérience industrielle, une réduction pouvant atteindre un tiers est réalisable). Cette réduction dépend de l'ancienneté de l’équipement [179, UBA, 2001] .

Données opérationnelles

Des mesures comme l’alimentation manuelle en pâte d’impression et l’arrêt manuel du système d’alimentation de pâte d’impression peu de temps avant la fin de l'opération, nécessite un personnel qualifié et motivé. Alors que certaines entreprises ont mis en pratique l’alimentation manuelle en pâte d’impression, d’autres signalent que la technique est difficile à mettre en œuvre, même pour des lots de faible métrage (jusqu’à 120 m). En effet, elle peut avoir une influence négative sur la reproductibilité, étant donné que la quantité de pâte d'impression varie selon les motifs, ce qui est difficile à maîtriser  par le personnel. En outre, il est impossible de maintenir un niveau constant de pâte d’impression à l'intérieur du cadre, ce qui risque de porter atteinte à la régularité de la qualité d’impression.

Interactions

Aucune ne semble probable.

Applicabilité

Les mesures décrites s'appliquent aux installations anciennes et nouvelles.

Aspect économique

L’installation de 12 systèmes de tuyauteries et de racles à volume réduit représente un investissement d’environ 25 000 euros.

Enjeux

La nécessité de réduire les coûts de production en minimisant les pertes de pâtes d'impression et les problèmes associés au rejet des eaux usées constituent les principaux enjeux.

Usines de référence

Il existe en Europe et dans le monde entier de nombreuses usines ré-équipées avec succès de systèmes d'alimentation de pâtes d'impression à volume réduit.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [51, OSPAR, 1994] (P100).

4.7.5       Récupération des pâtes d’impression du système d’alimentation sur machines d'impression au cadre rotatif

Description

Cette technique permet de récupérer, à la fin de chaque opération, les pâtes d’impression restant dans le système d’alimentation des machines d’impression au cadre rotatif. Avant le remplissage, on insère une bille dans la racle qui est entraînée par la pâte délivrée jusqu’à son extrémité. A la fin de l’impression, la bille, poussée par de l’air sous une pression contrôlée, revient en refoulant la pâte d'impression du système d'alimentation, vers le fût, pour réutilisation. Pour la description des systèmes de réutilisation de pâte d'impression résiduelle, voir section 4.7.6.

L'illustration ci-dessous présente cette technique. Elle représente la bille pendant la phase où la pompe refoule la pâte dans le fût.

Figure 4.27 : Récupération de pâte d’impression du système d’alimentation  par insertion d'une bille refoulée par pompage

[179, UBA, 2001] "Stork, 2001"

Principaux avantages environnementaux

Les pertes de pâtes d’impression sont considérablement réduites. Par exemple, pour une largeur d’impression de 162 cm, la perte passe de 4,3 kg (avec un système d’alimentation en pâte d’impression non optimisé) à 0,6 kg.

Les machines d’impression au cadre rotatif disposent jusqu'à 20 systèmes d'alimentation, bien que dans la pratique, pour des tissus destinés à l’habillement, on n’imprime que 7 à 10 couleurs différentes. Par conséquent, il y a lieu de multiplier par 7 à 10, les 3,7 kg de pâte d’impression économisés par système d’alimentation, ce qui réduit considérablement la pollution de l’eau.

Pour tirer le meilleur profit de cette technique, il convient d’utiliser les machines d'impression récentes, équipées de systèmes d’alimentation à volume réduit (voir section 4.7.4).

Données opérationnelles

Les usines d’ennoblissement textile mettent en œuvre avec succès la technique décrite ci-dessus, en particulier en association avec le recyclage des pâtes d’impression récupérées.

Interactions

Aucun ne semble probable.

Applicabilité

La technique s’applique aux nouvelles machines d’impression à cadre rotatif. Certaines machines existantes peuvent être ré-équipées. Il n’existe qu’un seul fournisseur pour cette technique (Stork Brabant B.V., NL-5830 AA Boxmeer). Tous types de machines postérieurs aux modèles, référence RD-III (c’est-à-dire les références RD-IV et les suivantes) peuvent être ré-équipés avec le système décrit.

Comme il l’a déjà été dit plus haut, la technique est appliquée dans les usines d’ennoblissement textile (pour les tissus plats). Bien que ce système convienne, en principe, également aux tapis, on ne l’utilise pas dans ce domaine pour diverses raisons, sans doute principalement par rapport aux épaississants les plus fréquemment employés pour les pâtes d’impression pour tapis. En effet, ces derniers sont à base de gomme de guar, une matière plutôt économique, mais dont la durée de conservation est limitée. Ainsi, il n'est pas possible de les stocker longtemps avant réutilisation (étant biodégradable, le développement de bactéries et autres organismes comme les levures fait chuter rapidement sa viscosité).

Aspect économique

L’investissement pour ré-équiper une machine d'impression au cadre rotatif de ce système de  récupération avec 12 nouveaux systèmes de tuyaux et de racles (pour une largeur d’impression de 185 cm) s’élève à environ 42 000 euros. Le tableau ci-dessous présente les économies réalisables par l’usine de référence.

Nombre de changements de pâtes d’impression par jour

8

Nombre de jours travaillés par an

250

Nombre moyen de pâtes d’impression par motif

7

Quantité de pâte d’impression économisée par système d’alimentation

3,7 kg

Prix de la pâte d’impression

0,6 euro/kg

Economie annuelle

31 080 euros/an

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 4.34 : Calcul des économies réalisables par une usine textile représentative grâce à l'installation d'un système de récupération de pâte d’impression (le nombre de changements et le nombre de pâtes d’impression par motif sont  susceptibles d'être plus élevés dans la pratique industrielle)

Le montant de l’investissement de l’exemple ci-dessus n’inclut pas le coût de nouvelles pompes destinées à maintenir une certaine viscosité. En effet, quand une grande plage de viscosité est exigée, il convient de remplacer les pompes. Dans ce cas, le montant total de l’investissement se situe entre environ 90 000 et 112 000 euros.

Par conséquent, un retour sur investissement d'environ deux ans peut être considéré comme étant réaliste, à la seule condition de réutiliser la quantité totale de pâte d'impression récupérée. Toutefois, ce n’est pas le cas dans la pratique, notamment pour les usines qui utilisent différents types de pâtes d’impression. Dans ces usines, compte-tenu des problèmes logistiques (capacités de stockage et de manutention limitées), les pourcentages de réutilisation signalés ne sont que de 50 à 75 %, ce qui prolonge le retour sur investissement [179, UBA, 2001] .

Enjeux

De graves problèmes au niveau des eaux usées et la nécessité de réduire les pertes de pâtes d’impression pour des raisons économiques et environnementales constituaient les principaux enjeux.

Usines de référence

De nombreuses machines d’impression au cadre rotatif, équipées de la technique décrite sont en service dans le monde entier, et plus particulièrement en Europe.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [180, Espagne, 2001] .

4.7.6       Recyclage des pâtes d’impression résiduelles

Description

Les pâtes d’impression sont des préparations fortement concentrées, composées de colorants, d'épaississants et d'autres produits auxiliaires dépendants des différents types de colorants utilisés (par exemple les pâtes pour l'impression pigmentaire, les colorants réactifs, les colorants de cuve ou les colorants dispersés). Avec un équipement non optimisé, les résidus de pâte d’impression peuvent atteindre des niveaux de l’ordre de 40 à 60 %. Une grande partie de ces résidus est toujours rejetée dans les effluents, provoquant des problèmes considérables au niveau des rejets aqueux (voir section 2.8.3).

Pendant longtemps, la préparation des pâtes d’impression se faisait manuellement, ce qui signifiait que les résidus étaient réutilisés. Cependant, l'étendue et la manière dont cette réutilisation se passait, dépendaient largement du personnel et de la gestion de la production. Aujourd'hui, les systèmes assistés par ordinateur offrent davantage de possibilités pour recycler les pâtes d’impression. Dans la plupart des entreprises, la préparation des pâtes d’impression est informatisée (chaque pâte d’impression a sa recette spécifique qui est stockée en mémoire). En fin d’impression , tout résidu de pâte est pesé et envoyé vers un endroit défini de l'entrepôt. La composition est enregistrée sur l'ordinateur et les programmes informatiques calculent la formulation de nouvelles pâtes d’impression, en prenant en compte la quantité, la composition et la durée de conservation des résidus à réutiliser (ce qui ne pose généralement aucun problème).

Une autre option consiste à vider tous les fûts du contenu de pâtes d’impression résiduelles, en les triant selon leurs caractéristiques chimiques (à savoir, type de colorant et d’épaississant). Après avoir nettoyé le fût à l’aide d’un racloir pour minimiser toute perte de pâte d’impression, il est lavé et réutilisé pour la préparation de nouvelles pâtes d’impression.

Principaux avantages environnementaux

La quantité de pâtes d'impression résiduelles à éliminer est réduite de façon significative, que ce soit sous forme d'eau usée ou de déchets solides. Cette réduction peut atteindre au moins 50 % et souvent jusqu’à environ 75 % [179, UBA, 2001] , [192, APE du Danemark, 2001] .

Données opérationnelles

Selon les usines d’ennoblissement textile qui appliquent cette technique, la mise en œuvre de ces systèmes demande un certain temps. Néanmoins, une fois les problèmes de la mise en route résolus, ils fonctionnent de manière satisfaisante. Le rendement des systèmes de recyclage décrits dans cette section est supérieur dans les entreprises qui utilisent seulement un ou deux types de pâtes d’impression (par exemple les pâtes destinées à l'impression pigmentaire et en colorants réactifs). En revanche, dans les usines qui utilisent plusieurs types de pâtes d’impression, la gestion de nombreux mélanges différents peut s'avérer difficile (problèmes logistiques, capacité limitée de la zone de stockage, etc.). Dans ces cas, le pourcentage de recyclage peut être de l'ordre de 50 à 75 % seulement [179, UBA, 2001] .

Grâce aux machines d’impression récentes équipées d’un système intégré d'élimination mécanique de la pâte d’impression des tuyaux et des flexibles du système d’alimentation, il est possible de récupérer et de réutiliser une plus grande quantité de pâte d’impression (voir section 4.7.5).

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Les systèmes de recyclage des pâtes d’impression s'appliquent à l’industrie textile, aussi bien dans les installations nouvelles qu’anciennes. Cependant, pour justifier les systèmes entièrement informatisés, l’entreprise doit disposer d’au moins 3 machines d’impression au cadre rotatif et/ou au cadre plat. [179, UBA, 2001] .

Pour les opérations manuelles, comme le raclage des fûts afin d'augmenter le pourcentage de pâte récupérée, un personnel qualifié et motivé est indispensable. Selon les industriels, le personnel spécialisé ne serait pas disposé à nettoyer les fûts, en particulier en raison du grand nombre de fûts à nettoyer quotidiennement dans le cas d’une machine d’impression 12 couleurs, où l’on change de variante en moyenne tous les 600 à 800 m.

Cette technique n'est pas adaptée à l’industrie du tapis pour les mêmes raisons que celles expliquées dans la section 4.7.5.

Aspect économique

Le coût de l'investissement est d’environ 0,5 à 1 million d’euros, en fonction de la quantité et du nombre de pâtes d’impression différentes à recycler. Les données de retour sur investissement varieraient entre deux à cinq ans en fonction des conditions particulières rencontrées [179, UBA, 2001] .

Enjeux

Les considérations économiques et les problèmes liés à l’élimination des pâtes d'impression résiduelles constituent les principales motivations [179, UBA, 2001] .

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe et dans le monde entier.

Les fournisseurs importants sont :

Stork Brabant B.V., NL-5830 AA Boxmeers

GSE Klieverik Dispensing, NL-6971 GV Brummen

I.A.S. Industrial Automation Systems S.R.L., I-22077 Oligate Comasco

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [192, APE du Danemark, 2001] .

4.7.7       Réduction de la consommation d’eau lors des opérations de nettoyage

Description

L’équipement utilisé dans l'environnement de la machine d’impression (par exemple : cadres, fûts et système d’alimentation en pâte d’impression) nécessite un nettoyage soigné avant réutilisation pour de nouvelles couleurs. La consommation d'eau nécessaire aux opérations de nettoyage peut être réduite de différentes façons :

A.     Surveillance de la fonction MARCHE/ARRÊT du nettoyage du tapis d’impression.

B.     Elimination mécanique de la pâte d’impression.

C.     Réutilisation de la part la plus propre de l’eau de rinçage du nettoyage des racles, cadres et fûts.

D.     Réutilisation de l’eau de rinçage ayant servi au nettoyage du tapis d'impression.

A. Surveillance de la fonction MARCHE/ARRÊT du nettoyage du tapis d'impression

Dans de nombreux cas, l’alimentation en eau pour le nettoyage du tapis d’impression se poursuit lors de l'arrêt du défilement de l’étoffe et par conséquent du tapis d’impression. La commande MARCHE/ARRÊT de l’arrivée de l’eau peut être automatiquement asservie à la commande MARCHE/ARRÊT du tapis d'impression.

B. Elimination mécanique de la pâte d’impression

Au sein d'une usine d'impression, le nettoyage des racles, cadres et fûts nécessite d'importantes quantités d'eau. L'amélioration de l'élimination mécanique des pâtes d’impression avant nettoyage de ces équipements à grande eau permet de réduire la consommation d’eau nécessaire. Il existe des ustensiles pour éliminer les colorants des fûts (par exemple des racloirs). Les machines d’impression récentes disposent d’un système intégré pour l’élimination mécanique des résidus de pâte d’impression dans les tuyaux et les flexibles.

C. Réutilisation de la part la plus propre de l’eau de rinçage du nettoyage des racles, cadres et fûts

Habituellement, l'eau provenant de la première phase de lavage, contient de grande quantité de pâte d'impression et devra être rejetée. Cette première phase n’exige pas une eau de très bonne qualité, il est donc possible d’utiliser de l’eau recyclée. La seconde phase du processus de lavage devant être réalisée avec de l'eau propre, cette eau peut être récupérée pour être réutilisée, éventuellement pour le premier rinçage du cycle suivant.

D. Réutilisation de l’eau de rinçage provenant du nettoyage du tapis d'impression

L’eau de rinçage ayant servi au nettoyage du tapis d’impression n’est que légèrement colorée et ne contient que de faibles quantités de fibres (selon l’étoffe) et de colle. Cette eau peut être filtrée mécaniquement, recueillie dans un réservoir, pour être réutilisée aux mêmes fins, sous réserve d'ajouter de faibles quantités d'eau au système de recyclage.

Principaux avantages environnementaux

La réduction de la consommation d’eau constitue un avantage environnemental. Dans une entreprise d’impression pigmentaire danoise, la mise en œuvre de toutes les options ci-dessus, a réduit la consommation d’eau annuelle d’environ 25 000 m³ (réduction de 55 %). Pour la seule option A, les économies sont estimées à environ 2 m³ par heure d'arrêt de la machine d’impression. Pour l’option C, 50 % d'eau peuvent être réutilisés et environ 70 % pour l'option D [192, APE du Danemark, 2001] .

Données opérationnelles

Aucune information n'a été communiquée.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Les options A à D sont adaptées à tous types d’entreprises textiles disposant d’un secteur d’impression, qu’il soit nouveau ou déjà existant, de grande ou de petite capacité. L'encombrement constitue un facteur mineur car l’entreprise n'a besoin que de l’emplacement pour les réservoirs collecteurs (option C et D). Cependant, les machines les plus anciennes risquent de ne pas pouvoir être ré-équipées avec un système d’élimination mécanique des résidus de pâte d’impression présents dans les tuyaux et les flexibles de la machine, comme présenté dans l’option B [192, APE du Danemark, 2001] (voir section 4.7.5 ).

Aspect économique

Dans le cas de l'entreprise danoise mentionné ci-dessus, on estime à environ 100 000 DKK (13 500 euros) le montant total du coût d'investissement (réservoirs, filtres mécaniques, pompes et tuyauterie) pour l'ensemble des options, dont environ 95 000 DKK (12 825 euros) pour les options C et D, et 5 000 DKK (675 euros) pour l’option A, le coût de l’option B étant négligeable. Les variations des coûts d’exploitation (avant et après la mise en place) pour toutes les options sont négligeables. Les coûts de l’eau douce et celui des rejets des eaux usées sont respectivement de 9 et 18 DKK/ m³ (1,2 et 2,43 euros/m³). Le montant total annuel des économies réalisées se situe donc aux alentours de 675 000 DKK (90 000 euros). On estime à environ deux mois le retour sur investissement pour toutes les options réunies [192, APE du Danemark, 2001] .

Enjeux

Le coût élevé pour le traitement des eaux usées et, dans certains pays, celui de l'eau douce, constituent les principales motivations en faveur de la mise en œuvre des mesures décrites.

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe, dont une usine citée à titre d'exemple par [192, APE du Danemark, 2001] : Danish Colour Design Textile Print A/S

Référence bibliographique

[192, APE du Danemark, 2001]

4.7.8       Impression numérique par jet sur des tapis et des tissus épais

Description

Pour les principes de l’impression par jet et les tous derniers développements de cette technique, se référer à la section 2.8.2.

L’impression par jet est aujourd’hui une technique entièrement numérisée (de la phase de conception à la production industrielle). Le styliste exécute le modèle sur l’ordinateur et cette information numérique permet de reproduire exactement ce modèle à l'échelle industrielle sans nécessiter d'adaptations/mesures correctives.

Principaux avantages environnementaux

Dans l’impression numérique, le dosage des colorants de la trichromie s’effectue en ligne, sur la base des exigences définies par l’ordinateur. La couleur est appliquée à la demande. Ceci permet d’éviter les pertes de colorants ou les résidus de pâtes d'impression en fin de procédé, ce qui représente une innovation révolutionnaire par rapport aux méthodes d’impression traditionnelles (aux cadres plats et rotatifs).

Cette technique présente un autre avantage considérable : le colorant étant projeté en profondeur sur l'étoffe, la quantité d'épaississant en fonction du type de support est réduite.

Elle offre également les avantages environnementaux ci-dessous [171, GuT, 2001]  :

réduction de la consommation d’eau (seulement 20 % en comparaison avec l’impression conventionnelle),

moins d’essais et d’erreurs lors de l’échantillonnage (l’une des principales sources de pollution, souvent oubliée dans les évaluations),

il est possible de réaliser le procédé d’impression en dernière étape de la chaîne de fabrication (réduction des pertes de matières, en particulier d’étoffe imprimée).

Données opérationnelles

Aucune information n'a été communiquée.

Interactions

En comparaison avec des techniques d’impression traditionnelles, aucun inconvénient n’est à mentionner. Cependant, il est important de souligner que le support doit encore subir après impression, les opérations de fixation et lavage. Par conséquent, il est impossible d'éviter complètement les rejets aqueux.

Applicabilité

L’impression numérique par jet est adaptée aux tapis et aux tissus épais. Elle convient également aux motifs des tapis de couloir, carpettes et dalles, l’opération pouvant être exécutée très facilement à la fin du processus, sur le produit fini (sans que ce dernier ne nécessite un lavage ultérieur).

Le coût d'investissement restant important, cette technique n'est valable que pour les entreprises de grande taille.

Des progrès restent encore à réaliser pour [171, GuT, 2001] :

·        augmenter la productivité,

·        élargir le champ d'application (densité du poil irrégulière et hauteur du poil non uniforme, mélanges, étoffes déstructurées),

·        réduire le coût de l’investissement,

·        étendre la gamme de couleurs pour couvrir davantage de tons et d’intensités voire tous.

Aspect économique

En raison du coût d’investissement relativement élevé (aucune information précise n'a été fournie) de cet équipement sophistiqué, cette technique est mieux adaptée aux entreprises d’impression de grande capacité. Cependant, ces techniques d'impression numérique présentent plusieurs avantages du point de vue économique. Avant tout, cette technique apporte la flexibilité nécessaire pour répondre à la demande des clients en permettant  des livraisons en flux tendus (grande réactivité aux commandes des clients, modifications réalisées facilement). En outre, les articles étant fabriqués sur commande, le stockage des produits finis devient inutile. Les motifs étant enregistrés sous format informatique, un entrepôt de grandes dimensions pour le stockage des cadres devient inutile. [171, GuT, 2001] .

Usines de référence

De nombreuses usines utilisent d'ores et déjà des machines d’impression numérique par jet.

Selon ce qui a déjà été indiqué dans la précédente section 2.8.2, les derniers développements de cette technique sont d'ores et déjà intégrés dans les machines commercialisées sur le marché, dont la machine "Chromojet" de Zimmer et la toute dernière machine Millitron de Milliken.

Référence bibliographique

[171, GuT, 2001] .

4.7.9       Impression numérique par jet d'encre sur tissus plats

Description

La technique de l’impression par jet (voir sections 2.8.2 et 4.7.8), où le colorant est projeté en profondeur sur l'endroit de l'étoffe, ne s’appliquant qu'aux moquettes et aux tissus épais, l’impression par jet d’encre (voir aussi section 2.8.2) semble être la plus appropriée pour les tissus plats, étant donné que l'encre doit être déposée en surface (similaire à l’impression papier).

Malgré les grands progrès réalisés dans ce domaine, les vitesses de production toujours peu élevées, ne permettent pas, jusqu'à présent, de remplacer les techniques d’impression traditionnelles par la technique d’impression par jet d’encre. Toutefois, pour la production de faibles métrages (généralement inférieurs à 100 m), où les quantités de pâtes perdues en impression traditionnelle sont souvent comparables, voire supérieures à la quantité de pâte déposées sur le tissu, cette technique peut d'ores et déjà présenter de nombreux avantages.

La technique nécessite l'utilisation d'urée (destinée à dissoudre les colorants à forte concentration) et d'un agent épaississant. L'injection de ces produits auxiliaires à travers les têtes d’impression n'est pas possible en raison de problèmes de viscosité et de la taille réduite des buses. Par conséquent, la première opération du procédé d’impression consiste à déposer sur le support textile (tricot ou tissu) une solution d'urée et d'épaississant.

Après l’impression, on procède généralement au séchage de l'étoffe, puis à l’opération de fixation, suivie du lavage et de l'apprêt.

Il est nécessaire d'utiliser des colorants ayant une affinité avec l'étoffe. Des sociétés comme Ciba, Dystar et Brookline ont développé des gammes de colorants acides, réactifs et dispersés pour l'impression jet d’encre. Depuis quelque temps, des préparations pigmentaires sont également disponibles.

Principaux avantages environnementaux

Le procédé permet de réduire les résidus de colorants. Grâce à l’application du principe de la "couleur à la demande", la phase de préparation de la pâte d’impression ne s'impose plus. Par conséquent, il n’y a plus de résidus de colorants, ni de cuves de préparation de pâte d’impression à nettoyer à la fin de chaque cycle de production. Les avantages environnementaux par rapport aux techniques classiques de l’impression traditionnelle sont particulièrement évidents pour la production de faibles métrages, où les machines d'impression traditionnelles génèrent des pertes de pâte particulièrement élevées.

La technique par jet numérique est encore plus avantageuse en impression pigmentaire, car aucun lavage ultérieur n’est nécessaire, ce qui signifie l’absence de résidus ou de rejets aqueux provenant de ce procédé et, de ce fait, une productivité accrue. Dans la production d'articles imprimés, l’impression pigmentaire représente une large part de marché, et cette technique, qui n’exige aucun lavage, est susceptible de concurrencer rapidement les méthodes d'impression traditionnelles.

Données opérationnelles 

Cette technique fait l'objet de perfectionnements permanents. Malgré cela, la vitesse d’impression des machines d’impression textile par jet d’encre actuellement commercialisées reste limitée entre 20 et 40 m² d'étoffe par heure.

Il convient de souligner que, contrairement aux machines d’impression traditionnelles, les machines d'impression numérique peuvent fonctionner 24h/24, sans temps mort dû aux opérations de nettoyage pour le passage d'un produit à un autre.

La maintenance des têtes d’impression reste cruciale.

Interactions

L’impression par jet d’encre peut être considérée comme une technologie propre. Toutefois, en cas de pertes d'encre (technologies d’impression par jet continu) ou lorsque les têtes d’impression sont nettoyées par un solvant pour éviter le bouchage quand la machine est à l’arrêt, elle ne peut plus être considérée comme telle.

Applicabilité

L’impression par jet d’encre convient aux tissus plats.

On considère souvent que la technique d’impression par jet d’encre ne s’applique qu’à l'échantillonnage. Cependant, l’utilisation de l’impression numérique pour les échantillons et celle de l'impression traditionnelle (impression au cadre) pour la fabrication industrielle, implique que l’échantillon obtenu par impression numérique présente les mêmes caractéristiques que le produit issu de l’impression traditionnelle. C’est actuellement très difficile pour différentes raisons. Par conséquent, le prochain objectif à atteindre au niveau du développement de l’impression à jet d’encre pour le secteur textile, concerne la production à l’échelle industrielle. Or la vitesse de production actuelle, constitue un problème qui fait que ce procédé ne présente un intérêt économique que pour des métrages inférieurs à 100 m (faibles métrages). En conclusion, il convient donc de considérer que la technique par jet d’encre constitue une MTD (Meilleure Technologie Disponible) pour la production de faibles métrages, plutôt que pour l'échantillonnage (en visant une grande adaptation de la machine aux besoins spécifiques du client dans le cas où la machine d'échantillonnage servira à la production) [281, Belgique, 2002] .

Aspects économiques

Aucune information sur les coûts d’investissement n’a été communiquée. La plus grande flexibilité et la réactivité pour répondre à la demande des clients compensent l’investissement dans la machine [180, Espagne, 2001] .

Usines de référence

De nombreuses usines.

Références bibliographiques

[180, Espagne, 2001] , [204, L. Bettens, 2000] .

4.8      Apprêts

4.8.1       Réduction de la consommation d’énergie des rames

Description

Dans l’ennoblissement textile, les rames sont utilisées essentiellement pour la thermofixation, le séchage, le procédé Thermosol et les apprêts. On estime que chaque support textile passe en moyenne 2,5 fois dans une rame.

Les techniques ci-dessous permettent de réaliser des économies d’énergie sur les rames.

A) Amélioration du débit d’air extrait dans le four

Le chauffage de l’air et l’évaporation représentent les principaux vecteurs de consommation d’énergie d’une rame. C’est pourquoi, il est fondamental de diminuer le taux d’humidité de l’étoffe avant de l’introduire dans la rame et de réduire le flux d’air à l'intérieur du four.

Il est possible d'abaisser le taux d’humidité d’une étoffe à l’aide d’un équipement d’extraction mécanique de l’eau comme des systèmes d’extraction à vide, des rouleaux exprimeurs améliorés,… (ces derniers sont moins efficaces mais ils consomment moins d’énergie). En réduisant de 60 % à 50 % le taux d’humidité de l’étoffe avant son introduction dans la rame, il est possible de réaliser jusqu’à 15 % d’économies d’énergie (selon le type de support).

La maîtrise du débit d’air constitue un autre facteur déterminant. Sur de nombreuses rames, le système de contrôle reste rudimentaire, le réglage du débit s’effectuant manuellement et l’opérateur devant estimer lui-même le niveau de siccité de l’étoffe. Pour une performance idéale, l’humidité de l’air devrait être maintenue entre 0,1 et 0,15 kg d’eau/kg d’air sec. Il n’est pas rare de trouver des rames avec un taux d’humidité de seulement 0,05 kg d’eau/kg d’air sec, ce qui indique que le volume extrait est trop élevé et que le chauffage de l’air consomme trop d’énergie [146, Energy Efficiency Office UK, 1997] . Si le débit d’air n’est pas contrôlé, le chauffage de l’air peut représenter 60 % de la consommation totale d’énergie [185, Comm., 2001] .

Il existe un équipement (ventilateurs à vitesse variable) qui règle automatiquement le débit d'air en fonction du taux d’humidité de l’air extrait ou selon la température ou le taux d’humidité résiduel de l’étoffe en sortie du procédé. En réduisant la consommation d’air à l’entrée de 10 à 5 kg d’air neuf/kg de textile, on obtient une économie d’énergie de 57 % [179, UBA, 2001] .

B) Récupération de chaleur

Il est possible de récupérer la chaleur évacuée à l’aide d’échangeurs thermiques air/eau et de réaliser ainsi jusqu’à 70 % d’économies d’énergie. L’eau chaude peut alors servir pour la teinture. En option, on peut installer un dispositif de filtration électrostatique pour l’épuration des effluents gazeux. Ces équipements peuvent être installés sur la rame.

Lorsque l’eau chaude n’est pas nécessaire, on peut utiliser un échangeur thermique air-air. Les rendements se situent généralement entre 50 et 60 % ([146, Energy Efficiency Office UK, 1997] ). Les économies d’énergie ainsi obtenues sont d’environ 30 % [179, UBA, 2001] . Pour l’épuration des effluents gazeux, on peut installer en option un laveur à eau seul ou avec filtration électrostatique.

C) Isolation

Une bonne isolation des parois de la rame réduit considérablement les pertes de chaleur. En augmentant l’épaisseur de l’isolation de 120 à 150 mm (sous réserve d’utiliser la même matière isolante), on peut réaliser 20 % d’économies sur la consommation d’énergie.

D) Systèmes de chauffage

Le chauffage au gaz direct est économique et "propre". Lors de sa première installation, on craignait que les oxydes d’azote, formées par l’exposition de l’air à la température de la chambre de combustion, puissent provoquer le jaunissement d’une étoffe ou le blanchiment partiel des colorants. Depuis, il a été démontré que cette inquiétude était fausse [146, Energy Efficiency Office UK, 1997] .

Cependant, le systèmes de chauffage au gaz indirect développés récemment possèdent des avantages. L’utilisation d’un échangeur thermique sur les gaz de combustion permet de transférer la chaleur produite par la flamme du brûleur directement vers l’air de circulation de la rame (“Monforts, Textilveredlung 11/12, 2001, p.38”). Ce système a un meilleur rendement que les systèmes de chauffage indirect conventionnels qui fonctionnent principalement au fluide thermique, et il permet d’éviter les réactions des composés d’effluents gazeux avec les émissions issues des supports textiles et des produits auxiliaires (en particulier la production de formaldéhyde).

E) Technologie du brûleur

L’utilisation de systèmes de chauffage améliorés et un bon entretien des brûleurs des rames à chauffage direct permettent une diminution des émissions de méthane. Les émissions de méthane (calculées en équivalent carbone organique) d’un brûleur optimisé sont de 10 à 15 g/h, sachant que les émissions de méthane des brûleurs sont étroitement liées à la capacité effective du brûleur.

La maintenance des rames devra être effectuée à intervalles réguliers par des sociétés spécialisées. On fera également appel à des spécialistes pour procéder régulièrement au contrôle de l'orifice d'entrée d’air du brûleur pour éviter toute obstruction par les fibrilles ou l’huile, nettoyer la tuyauterie pour enlever les précipités et régler les brûleurs.

F) Techniques diverses

Grâce à des systèmes améliorés de buses et de guidage de l’air, il est possible de diminuer la consommation d’énergie, en particulier si les systèmes à buses installés peuvent être ajustés à la largeur de l’étoffe.

Principaux avantages environnementaux

Les économies de consommation d’énergie et par conséquent la réduction des émissions liées à la production d’énergie, constituent les principaux avantages environnementaux.

On dispose déjà de données sur les économies d’énergie réalisables concernant certaines des techniques présentées. Pour les usines existantes, les réductions potentielles varieront évidemment en fonction de la technologie utilisée et de la politique de gestion de l’énergie propre à chaque entreprise.

Données opérationnelles

La réduction de la consommation d’énergie sur les rames, notamment en cas d’installation de systèmes de récupération de chaleur, exige une maintenance adaptée (nettoyage de l’échangeur thermique et de la rame, vérification des dispositifs de commande et de contrôle, réglage des brûleurs, etc.).

Une bonne gestion de la production diminue les arrêts et les phases de montée en température ou refroidissement de la machine, ce qui constitue une condition indispensable pour économiser l’énergie.

Les systèmes de récupération de la chaleur sont souvent associés à des systèmes de laveur à eau ou de filtration électrostatique ou à une combinaison des deux.

Les substances condensées (principalement les huiles de préparation) issues des systèmes de récupération de chaleur doivent être recueillies séparément.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Toutes les techniques décrites s’appliquent aux nouvelles installations. Pour l’équipement existant, dans certains cas, l’applicabilité est limitée. Par exemple, l’amélioration de l’isolation de la rame (voir option C) n’est pas toujours réalisable, bien que l’isolation des panneaux supérieurs puisse être rentable sur certaines machines plus anciennes. Il est impossible d’équiper des rames existantes avec des échangeurs thermiques air-air.

Aspect économique

Le tableau 4.35 concerne le retour sur investissement des systèmes de récupération de chaleur (systèmes air/eau et air/air) pour les procédés de séchage et de thermofixation. Ces informations se basent sur les données de référence ci-dessous [179, UBA, 2001] :

système de récupération de chaleur :

tubes à contre-courant

température de séchage:

130°C

thermofixation :

190°C

débit des effluents gazeux :

15 000 m³/h

taux d’humidité des effluents gazeux (séchage) :

70 g/m³

taux d’humidité des effluents gazeux (thermofixation)

40 g/m³

température de l’eau d’entrée dans l’échangeur :

15°C

rendement :

70 %

pouvoir calorifique du gaz :

9,3 kWh/m³

coût du gaz :

0,25 euro/m³

coût de maintenance :

1 000 euros/an

taux d’intérêt :

6 %

1 poste/jour

2 postes/jour

3 postes/jour

Procédé

Econo-mie (euros)

Temps de retour sur investisse-ment (ans)

Econo-

mie (euros)

Temps de retour sur investisse-ment (ans)

Econo-mie (euros)

Temps de retour sur investisse-ment (ans)

Air/eau

Eau d’entrée

T: 15°C

Séchage

32 050

5,7

64 150

2,6

96 150

1,7

Thermo-fixation

34 450

5,4

68 900

2,4

103 350

1,5

Air/eau

Eau d’entrée

T : 40°C

Séchage

18 050

12,6

36 100

5,9

54 150

3,3

Thermo-fixation

23 350

8,6

46 700

3,7

70 050

2,4

Air/air

Air neuf

T : 20°C

Séchage

8 000

> 20

16 000

15,6

24 000

8,5

Thermo-fixation

11 000

> 20

22 000

9,6

33 000

6,6

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 4.35 : Retour sur investissement pour 2 procédés (séchage et thermofixation des textiles), 2 types de récupération de chaleur (air/eau et air/air) et un nombre de postes par jour

Les informations ci-dessus ne prennent pas en compte l’installation d’autres dispositifs comme le contrôle de l’humidité de l’étoffe et de l’humidité extraite. Dans ce cas, selon certaines sources, la récupération de chaleur risque de ne pas être rentable [146, Energy Efficiency Office UK, 1997] .

Enjeux

La réduction de la consommation d’énergie (et donc des coûts) est le principal enjeu en faveur de l’équipement optimisé de la rame.

Usines de référence

De nombreuses usines d’ennoblissement, en Europe et dans le monde entier, utilisent les technologies décrites. Le système de chauffage indirect, basé sur un échangeur thermique gaz de combustion / air, est en cours d’installation dans plusieurs usines d’ennoblissement.

Références bibliographiques

[146, Energy Efficiency Office UK, 1997] , [179, UBA, 2001] , [185, Comm., 2001] .

4.8.2       Apprêts "easy-care" sans formaldéhyde ou à bas taux de formaldéhyde

Description

L’apprêt "easy-care" s’applique principalement aux fibres cellulosiques et à leurs mélanges afin d’augmenter le caractère autodéfroissable et/ou la stabilité dimensionnelle des étoffes (voir sections 2.9.2.1 et 8.8.1).

Les apprêts "easy-care" contiennent essentiellement des composants synthétisés à partir d’urée, de mélamine, de dérivés d’urée cycliques et de formaldéhyde. Les agents de réticulation (groupes réactifs) se composent de groupes N-méthyle libres ou éthérifiés.

Figure 4.28: Structure chimique des produits de réticulation

[179, UBA, 2001]

Les agents de réticulation à base de formaldéhyde peuvent dégager du formaldéhyde libre. Considéré comme cancérigène, le formaldéhyde constitue un risque pour le personnel (le formaldéhyde peut également se libérer, par exemple, pendant les opérations de coupe). La présence de formaldéhyde libre ou de formaldéhyde partiellement hydrolysable sur l’étoffe apprêtée représente aussi un facteur de risque pour le consommateur final. L’Ecolabel européen fixe un seuil de 30 ppm pour les produits en contact direct avec la peau.

Des produits de faible teneur en formaldéhyde, voire sans formaldéhyde, offrent une solution alternative.

Type d’agent de réticulation

Libération potentielle de formaldéhyde

Diméthyle urée

élevée

Produits de condensation de formaldéhyde de mélamine

élevée

Diméthyldihydroxyéthylène urée

(DMDHEU)

élevée

Dérivés de diméthyldihydroxyéthylène urée (DMDHEU) (les plus fréquemment utilisés)

faible

Diméthyldihydroxyéthylène urée modifié

Sans formaldéhyde

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 4.36 : Taux de libération potentielle de formaldéhyde des principaux agents de réticulation

Principaux avantages environnementaux

Les produits à faible teneur ou sans formaldéhyde permettent de réduire les émissions de formaldéhyde lors de l’application d’apprêts et favorisent la diminution des résidus de formaldéhyde sur les textiles (<75 mg/kg de textile, ou même moins de 30 ppm pour répondre aux exigences du consommateur). L’utilisation de catalyseurs optimisés, qui abaissent la température de polymérisation, contribue également à réduire la consommation d’énergie.

En cas de maintenance insuffisante, les rames à gaz direct sont susceptibles d’émettre du formaldéhyde dans les rejets gazeux.

Données opérationnelles

Ci-dessous, un exemple de recette d’un apprêt à bas taux de formaldéhyde pour un tissu en coton :

40 à 60 g/l d’agent de réticulation,

12 à 20 g/l de catalyseur,

taux d’emport : 70 %,

séchage et condensation (150°C, 3 mn).

Ci-dessous un exemple de recette d’apprêt exempte de formaldéhyde pour le coton :

80 à 120 g/l d’agent de réticulation (catalyseur intégré),

taux d’emport : 80 %,

acidification à l'acide acétique,

séchage et condensation (130°C, 1 mn).

Les composants de réticulation s’appliquent souvent en association avec des agents mouillants, des adoucissants et des produits qui augmentent la résistance aux déchirures, etc.

Interactions

De même que les agents de réticulation conventionnels, les produits de remplacement sans formaldéhyde sont difficilement biodégradables. Cependant, une règle fondamentale impose de maintenir à une quantité minimale le bain concentré, à l’aide de bacs de foulardage de faible volume, et d’éliminer les résidus séparément sans les évacuer dans les eaux usées.

Les produits sans formaldéhyde non optimisés sont susceptibles de dégager une forte odeur.

Applicabilité

Dans le secteur du tapis, il est toujours possible d’éviter les émissions de formaldéhyde en utilisant des apprêts "easy-care" exempts de formaldéhyde. Dans le secteur textile, l’emploi d’agents à bas taux de formaldéhyde risque d’être inévitable [281, Belgique, 2002] .

Ces produits peuvent s’appliquer de la même façon que les produits conventionnels. Il est nécessaire d’adapter le type et la quantité de catalyseur en conséquence, ainsi que le temps et la température de polymérisation.

Pour les produits sans formaldéhyde, la quantité nécessaire est presque deux fois plus importante que pour les produits conventionnels.

Aspect économique

Les produits sans formaldéhyde sont beaucoup plus chers que les produits à faible teneur en formaldéhyde.

Usines de référence

Il existe différents fournisseurs de produits auxiliaires pour l’apprêt "easy-care" sans formaldéhyde et à faible teneur en formaldéhyde, dont l’usage est répandu dans le monde.

Enjeux

Les réglementations concernant la présence de formaldéhyde dans les effluents gazeux et le respect des divers cahiers des charges relatifs à la santé du consommateur (par exemple l’Ecolabel européen, etc.) sont les principales motivations en faveur de l’utilisation des produits sans formaldéhyde ou à faible teneur en formaldéhyde.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [51, OSPAR, 1994] (P016)

4.8.3       Alternatives au traitement adoucissant en discontinu

Description

Dans les traitements en discontinu, les agents adoucissants s’appliquent souvent après le procédé de teinture directement dans la machine de teinture (type Jet, Overflow par exemple), selon la méthode d’épuisement.

Malheureusement, cela limite le choix des agents d’adoucissage aux produits cationiques, nocifs pour l’environnement, en provoquant une perte de 10 à 20 % du volume total du bain d’adoucissage chaud [78, APE du Danemark, 1999] .

Les techniques de substitution consistent à appliquer les adoucissants à l’aide de foulard ou par des systèmes d’application par pulvérisation ou mousse (voir sections 2.9.1 et 2.9.3).

Ces techniques présentent l’avantage d’éviter l’emploi d'adoucissants cationiques et de réduire à un faible pourcentage les pertes de produits chimiques [78, APE du Danemark, 1999] .

La quantité de bains résiduels est également réduite en comparaison avec le volume des eaux usées provenant d’un procédé en discontinu. A cet égard, les techniques d’application par pulvérisation ou sous forme de mousse permettent un minimum de pertes au niveau du bain résiduel dans le bac et dans les tuyaux, ainsi que le surplus dans les cuves de stockage. Cependant, la concentration de la substance active étant plus élevée, ces bains ne conviennent pas au traitement dans un système biologique.

L’application des adoucissants dans un équipement séparé, après le procédé de teinture en discontinu, présente un autre avantage. En effet, il est alors possible de réutiliser les bains de teinture ou de rinçage, sachant qu’il n’y a plus de problème de présence d’adoucissants cationiques résiduels, qui limiterait l’adsorption du colorant au cours du procédé de teinture suivant.

Principaux avantages environnementaux

Economies d’eau, d’énergie et de produits chimiques. Introduction d’agents adoucissants moins nocifs pour l’environnement.

Données opérationnelles

Aucune information n'a été communiquée.

Interactions

L’adoucissage, après le procédé de teinture dans un équipement séparé, permet de réduire le volume du bain résiduel (limité aux pertes dues au système), avec, néanmoins, une plus forte concentration de la substance active. Sachant que ce flux concentré ne se mélange pas aux autres effluents et qu’il n’est pas évacué vers une station d’épuration biologique des eaux usées, aucune interaction n’est à prendre en considération.

Applicabilité

L’applicabilité de la technique s’étend à tous les secteurs du textile et du tapis.

Aspect économique

Les économies des consommations d’eau, d’énergie et de produits chimiques sont des avantages économiques.

Usines de référence

De nombreuses usines.

Référence bibliographique

[78, APE du Danemark, 1999] .

4.8.4       Réduction des émissions lors de l’application d'agents antimites

Les trois figures suivantes (figures 4.29, 4.30 et 4.31) décrivent les procédés de base utilisés par l’industrie textile pour appliquer les agents résistants aux insectes et identifient le stade d’application dans le procédé au mouillé et les éventuelles émissions de substance active résiduelle dans l’eau. La ou les méthodes d’application adoptée(s) par tout fabricant dépendra(ont) du type de procédé pour la production du fil et il n’est pas rare qu’un seul et même site ait recours à différentes techniques d’application.

Les techniques destinées à réduire l’émission de résidus d'agents résistants aux insectes peuvent se présenter sous différentes formes :

pratiques applicables à la majorité des procédés, concernant par exemple, la manipulation et le stockage de la substance et le choix du taux d’application optimal,

modiications spécifiques du procédé qui incluent, par exemple, les changements dans la chimie du procédé ou le remplacement des produits chimiques pouvant interférer,

procédés de substitution comme l’utilisation d’une machine dédiée à l’application d’agents résistants aux insectes. L’application à un stade différent au cours de la fabrication du tapis entre également dans ce cadre.

pré-traitement sur le site des rejets d’eaux usées séparés et destruction de la substance active résiduelle par hydrolyse alcaline.

Le paragraphe ci-dessous décrit d’abord les techniques générales, puis les modifications spécifiques, applicables à chacune des trois lignes de traitement identifiables pour la fabrication du fil :

production des fils par "filature à sec",

production des fils par "filature par ensimage",

production de fils teints.

4.8.4.1       Techniques pour réduire l’émission de la substance active de l'agent résistant aux insectes

Les techniques pour réduire l’émission de la substance active de l’agent résistant aux insectes comprennent : la manipulation appropriée de la substance et la sélection du bon produit auxiliaire de teinture.

Manipulation de la substance

L’utilisation de substances délicates pour l’environnement, comme la formulation de l'agent antimites, exige le recours à des techniques spéciales, afin de minimiser les déversements accidentels pendant la distribution et la manutention à l’intérieur de l’usine de teinture. La plupart des formulations du commerce sont fournies sous la forme de concentrés auto-émulsifiants, désignés ci-dessous comme concentrés.

Pour la manipulation et le transfert du concentré vers les machines de teinture, il convient d’adopter les mesures suivantes :

transférer les conteneurs de matières en vrac dès réception vers un entrepôt sécurisé délimité,

en cas d’incendie, des instructions doivent existées pour que les sapeurs pompiers compétents et les responsables de la station d'épuration des eaux usées soient informés de la nature de la substance présente,

garantir que la distribution du concentré ne soit effectuée qu'à partir du conteneur de matières en vrac vers la cuisine à couleurs,

envisager l’emploi de systèmes de distribution automatisés pour réduire tout déversement accidentel et améliorer la précision,

ne pas pré-dissoudre le concentré dans la cuisine à couleurs, mais :

transférer le concentré de la cuisine à couleurs vers le point d’apport au procédé dans des conteneurs scellés résistants aux chocs,

attendre que la teinture soit en cours et que le volume du bain de teinture soit stable avant d’ajouter le concentré directement dans le bain du procédé (pour éviter les déversements accidentels).

Pour la manipulation du concentré dans le cadre d’une application en semi continu, il convient d’adopter les mesures suivantes :

stocker le concentré dans les conteneurs d’origine dans un entrepôt délimité et protégé contre les risques d'impacts accidentels,

distribuer le concentré directement dans le bain du procédé – ne pas utiliser de solutions mères,

ne pas effectuer la distribution manuellement mais au moyen de pompes de dosage.

Sélection du produit auxiliaire de teinture

Certains produits auxiliaires sont connus pour retarder la montée de l’agent antimites durant le procédé de teinture. En fonction de leur choix (agents d’unisson et agents bloquants du polyamide, par exemple), ils peuvent affecter considérablement les teneurs résiduelles d’antimites dans les bains de teinture et de rinçage. Ces effets dépendent à la fois du pH du bain et de la concentration du produit auxiliaire. Il convient donc de tester l’action de retardement des produits auxiliaires de teinture et, dans la mesure du possible, de remplacer les produits à fort effet retardateur.

Principaux avantages environnementaux

L’adjonction du bain de traitement concentré au début de la teinture réduit les émissions globales d’agents résistants aux insectes, en minimisant les risques de déversements accidentels.

Une sélection ciblée des produits auxiliaires de teinture permet de réduire la concentration de l'antimite dans les bains de teinture épuisés.

Données opérationnelles

Il est difficile de quantifier l’impact du mode de manutention des substances décrit ci-dessus sur l’ensemble des résidus dans les effluents d’une usine, mais les relevés de mesures effectuées sur chaque machine de teinture permettent de dire que les déversements accidentels du bain peuvent représenter de 10 à 20 % des émissions totales.

Interactions

Les interactions semblent peu probables en ce qui concerne l’adoption du mode de manutention de la substance préconisée. Il convient de choisir les produits auxiliaires, compte tenu de tous leurs effets sur l’environnement.

Applicabilité

Les techniques ci-dessus s’appliquent à toutes les installations. Cependant, il convient d'admettre que les produits auxiliaires de substitution présentant des performances techniques équivalentes ne sont pas toujours disponibles.

Aspect économique

Les mesures concernant la manipulation de la substance représentent généralement un coût très faible, voire nul. On estime que le prix des systèmes de distribution avec dosage précis destinés à l'utilisation dans la cuisine à couleurs et faisant partie intégrante du système d’application à la continu, se situe entre 8 000 et 16 000 euros.

Références bibliographiques

[32, ENco, 2001] , [51, OSPAR, 1994] , [50, OSPAR, 1997] .

4.8.4.2       Modifications du procédé pour réduire l’émission de la substance active de l’agent résistant aux insectes pendant la production de fils par "filature à sec"

La figure 4.29 présente le procédé de base d'adjonction d’antimites en "filature à sec" pendant le traitement au mouillé de la fibre. En teinture de fibres en bourre, l’agent résistant aux insectes s'ajoute au bain de teinture au début de l’opération. Dans le cadre du procédé de base, les bains de teinture et de rinçage sont rejetés dans les eaux usées au risque d'entraîner la part de produit auxiliaire non absorbée par la fibre. L’essorage mécanique des fibres teintes au moyen d’une centrifugeuse ou de rouleaux exprimeurs génère également une autre source potentielle de rejets.

Les modifications du procédé pour réduire les émissions d’antimites lors de la teinture de fibres en bourre comprennent :

le traitement acide ultérieur et la réutilisation du bain de rinçage,

le sur-traitement proportionnel des fibres en bourre (mélange de fibres traitées et non traitées).

4.8.4.2.1        Traitement acide ultérieur et réutilisation du bain de rinçage

Description

La procédure illustrée dans la figure 4.29 associe les techniques suivantes :

1.      Le traitement acide ultérieur : il est possible de modifier les conditions de teinture pour insérer une étape d’acidification à la fin du cycle de teinture. La diminution du pH du bain de teinture (< 4) augmente la montée de la substance active de l’antimite à la fin du cycle, réduisant ainsi la quantité d’antimites rejetée.

2.      La réutilisation du bain de rinçage : la réutilisation du bain pour la teinture suivante peut éliminer une part de l’antimite résiduel du bain de rinçage. Cette approche n’est réalisable que s’il est possible de charger la machine sans vider la cuve de teinture ou si la machine est équipée d’un réservoir externe pour le stockage du bain et son transfert entre le déchargement et le chargement.

Principaux avantages environnementaux

Réduction des résidus issus du procédé de teinture. On obtient une réduction des émissions de substance active de l’agent antimites d'environ 90 %, par rapport au procédé de base.

L’exemple du tableau ci-dessous indique le rendement du traitement acide ultérieur.

Type de bain rejeté

Volume approximatif des eaux usées

(l/kg)

Perméthrine résiduelle (mg/kg de fibre)

Réduction de la teneur en perméthrine

Procédé de base

Procédé modifié

Traitement ultérieur à

l'acide formique

Bain de teinture

10

1,5

0,17

Bain de rinçage

9

0,38

0,02

Bain de l’hydroextracteur

0,5

0,6

0,04

Total du procédé

2,48

0,23

90,7 %

Source : [32, ENco, 2001]

Remarques : Résultats indicatifs d’une teinture unique aux colorants prémétallisés

Taux d’application de perméthrine : 60 mg/kg

Tableau 4.37 : Comparatif de la teneur en agent antimites lors de la teinture de fibres en bourre

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Les techniques ci-dessus s’appliquent à toutes les installations.

Il a été reporté que cette technique de traitement antimites risque d’affecter la qualité du produit après teinture [281, Belgique, 2002] .

Aspect économique

Le procédé de traitement acide prolonge, en moyenne, de 30 minutes le cycle de teinture, d’où une baisse de productivité. D’autre part, le maintien du bain de teinture à une température élevée augmente la consommation d’énergie.

Usines de référence

Au Royaume-Uni, l’industrie utilise largement le traitement acide ultérieur. Certaines usines appliquent cette technique en association avec le recyclage du bain de rinçage.

Référence bibliographique

[32, ENco, 2001]

4.8.4.2.2        Sur-traitement proportionnel de fibres en bourre

Description

Cette technique s’appuie sur le fait qu’un mélange intime de fibres traitées et non traitées résistera à l’agression des insectes, dans la mesure où la teneur globale en antimites du mélange est maintenue. Dans la pratique, seule une partie des fibres est traitée par l’adjonction d’une quantité plus importante d'antimites, puis mélangée mécaniquement avec les fibres non traitées.

Cette technique peut être utilisée pour la préparation de nuances solides et de fils à effets de coloris mélangés. La proportion de fibres traitées et non traitées peut varier, mais on traite généralement de 5 à 20 % du poids total du mélange.

La quantité de fibres traitées est moindre mais les teneurs en antimites sont plus importantes ce qui peut entraîner des émissions plus élevées que pour une production normale. Dans la pratique, on a constaté qu’une usine qui utilise ces techniques dans une proportion importante de sa production, doit installer un système de réutilisation du bain de teinture, de manière à gérer les concentrations des eaux usées.

De plus, il peut être nécessaire de réutiliser le bain de teinture épuisé et le bain de rinçage, ce qui implique la construction d’une machine dédiée, la modification du système de rejet, ainsi que l’installation de réservoirs de stockage pour le bain. Pour réduire la pollution par la couleur, une révision des méthodes de teinture et de la sélection des colorants et des produits auxiliaires peut s’imposer.

Principaux avantages environnementaux

L’utilisation d’une installation dédiée et le traitement de seulement 5 % de la quantité totale du mélange de fibres avec un agent résistant aux insectes constituent une solution intéressante pour un volume important de tapis ennobli. Les estimations des émissions dans les eaux usées provenant d’une installation de ce type donnent des valeurs de moins de 0,2 mg de substance active /kg de fibre, ce qui équivaut, pour un taux de mélange de 5 %, à 0,01 mg de substance active /kg de filé.

Interactions

Aucune ne semble probable par rapport au procédé de base. Cependant, comme on l’a précisé plus haut, à défaut d’un équipement de teinture dédié et de systèmes de recyclage des eaux usées, la seule application de cette mesure ne suffit pas à réduire de manière satisfaisante les émissions de l’agent résistant aux insectes.

Applicabilité

Cette technique, qui implique l'utilisation d'un équipement construit spécialement à cet effet, ne peut être adoptée qu'à grande échelle. Elle ne s'applique donc pas à la majorité des usines de teinture.

Aspect économique

Le coût de la construction d’une installation dédiée, réalisée par l’entreprise elle-même à partir de matériels disponibles, est estimé à plus de 130 000 euros.

Usines de référence

On connaît l'existence d'une installation au Royaume-Uni. On ne dispose d'aucune information sur sa conception, ni sur les détails opérationnels. 

Référence bibliographique

[32, ENco, 2001]

Figure 4.29 : Schéma du procédé classique et des solutions alternative pour le traitement antimites pendant la production de fil par "filature à sec"

[32, ENco, 2001]

4.8.4.3       Modifications spécifiques du procédé pour réduire l’émission de la substance active de l’agent résistant aux insectes au cours de la production de fils teint en bourre et lavés

La figure 4.30 illustre le procédé de base d'application de l'antimite sur un fil teint en bourre et lavé. Selon le procédé de base, l’agent résistant aux insectes s’applique en cours de teinture de fibres en bourre. Après cette opération, la fibre est transformée en fil, puis lavé pour enlever les salissures de l’atelier et le lubrifiant de filature.

Les émissions d’antimites proviennent des opérations de teinture et de rinçage et du lavage du fil, cette dernière opération élimine l'agent antimites du filé, qui se retrouve concentré dans le bain de lavage.

La figure 4.30 montre que le procédé de base peut faire l'objet de trois modifications possibles pour réduire les émissions d'antimites :

·        Procédé A : application de l'antimite dans le dernier bac de lavage du fil, grâce à un équipement classique existant, ce qui supprime les émissions en cours de teinture,

·        Procédé B : application dans une machine conçue pour fonctionner à de très faibles volumes, ce qui supprime les émissions provenant du procédé de teinture et les émissions fugitives dues à l’application traditionnelle en bac de lavage,

·        Procédé C : application de l’agent résistant aux insectes directement sur le poil du tapis à l’aide d’une machine d’application de mousse. L’équipement étant autonome, il peut fonctionner sans générer d'émissions dans l'eau.

4.8.4.3.1        Procédé A : Application de l’agent dans le dernier bac de lavage du fil grâce à un équipement classique existant, ce qui supprime les émissions en cours de teinture

Description

L'antimite s’applique dans le dernier bac de lavage du fil en remplacement de l’application classique dans le bain de la teinture des fibres en bourre.

On utilise des bacs de lavage de dimensions classiques, d’une capacité de 1 200 à 2 000 litres. Le concentré d’antimite est dosé dans le bac, proportionnellement à la production de fil. Le bain de traitement est acidifié pour favoriser l’adsorption de la substance active, le dosage de l’acide étant proportionnel à la capacité. Le bain du bac est vidangé lorsque l'on juge son degré de pollution trop élevé pour d’autres utilisations.

Principaux avantages environnementaux

On obtient une réduction des émissions de la substance active par rapport au procédé de base. Cette dernière varie en fonction de la quantité de fil pouvant être traitée avant que le niveau de pollution du bain n’en interdise d’autres utilisations. Pour une installation de ce type, des rapports mentionnent des émissions s’élevant à 92 mg de substance active/kg de fil (Allanach and Madden, Proceedings of the 9th International Wool Textile Research Conference Vol. 1, 182 -190 (1995).

Données opérationnelles

Au Royaume-Uni, les entreprises ont couramment utilisé ce procédé jusqu’à l’introduction, au début des années 1990, des normes relatives à la qualité environnementale des eaux de surface, suivies d'accords limitant les rejets d'antimites dans les effluents industriels. Les opérateurs ont alors adopté des solutions de substitution, à savoir, invariablement le procédé B ou le procédé C. A la lumière de cette expérience, il n’est plus possible de considérer la technique ci-dessus comme une MTD pour une application en association avec le lavage du fil.

Applicabilité

Cette technique peut s’appliquer à toute machine de lavage de fil existante. Quatre bacs de lavage au minimum sont nécessaires pour effectuer avec succès les opérations de lavage, de rinçage et de traitement antimites.

Référence bibliographique

[32, ENco, 2001]

4.8.4.3.2        Procédé B : application d'antimites dans un équipement séparé à faible volume, intégrant le recyclage et l’épuration du bain

Description

Un équipement d’application spéciale a été mis au point pour remédier aux nombreux points faibles du procédé A ci-dessus. Pour un volume minimal, il limite à la fois la pollution du bain et permet le recyclage de celui-ci avec une épuration intermédiaire pour enlever les polluants. On utilise un système électronique de mesure et de contrôle du procédé pour éliminer les émissions fugitives et pour contrôler les niveaux d’application et les conditions d’acidification de l’antimite. Des machines de cette conception sont désignées indifféremment sous les termes de mini-bac, bac à faible volume ou machine "EnviroProof".

Une installation du type décrit ci-dessus peut fonctionner selon différents modes :

·        stockage du bain entre les lots de fils – rejet au réseau d’eaux usées si le bain est pollué,

·        stockage du bain entre les lots avec régénération du bain par adsorption pour supprimer le rejet.

Le système d’application dans un bac à faible volume a fait l'objet de développements plus poussés, où le bain résiduel provenant de l'hydroextracteur est traité à l'alcali à haute température. Cette procédure s’applique à toutes les formulations d’agents résistants aux insectes à base de pyréthroïdes synthétiques, qui subissent une hydrolyse rapide à des températures élevées. Les produits de dégradation de cette réaction sont moins toxiques, à différents degrés, pour les invertébrés que la molécule souche, (Hill, I. R. Pesticide Science. 1989, 27,429-465) et peuvent donc être rejetés en toute sécurité au réseau d’assainissement avec d’autres flux d’eaux usées.

La technique ci-dessus a également été adaptée au traitement du bain épuisé dans le cas où une pollution importante ne permet pas la filtration par adsorption.

Une autre variante du système consiste à séparer le bain de l'hydroextracteur des autres effluents, pour l’adjoindre au bain de teinture. On choisit généralement des nuances sombres pour remédier à toute variation légère dans les nuances due aux polluants dans le bain provenant de l'hydroextracteur, à peine 10 à 20 % du volume de ce bain entrant dans la préparation du bain de teinture. L'ingrédient actif présent dans le bain réagit de façon similaire à celui présent dans la préparation d’origine et il est adsorbé par la fibre dans des conditions de teinture d'un bain chaud et acide. La quantité d’antimites rejetée lors de ce procédé est comparable à celle générée par l’application de l’agent antimites dans le bain de teinture.

Principaux avantages environnementaux

Les émissions lors du procédé de teinture ainsi que les émissions fugitives provenant de l'application classique dans le bac de lavage sont supprimées.

Allanach et Madden (Proceedings of the 9th International Wool Textile Research Conference Vol. 1, 182 -190 (1995) ont chiffré la quantité de perméthrine libérée pour une production respective de 22 et 92 tonnes de fils pour tapis. Les deux modes opératoires mentionnés ci-dessus ont fait l'objet d'une évaluation. (1. rejet au réseau d’eaux usées du bain pollué et 2. régénération par adsorption pour supprimer le rejet au réseau d’assainissement).

La quantité de perméthrine rejetée par l’installation s’élevait à 0,97 mg/kg dans le cas d’une production simple par lots multiples, sans épuration, et à 0,23 mg/kg pour le système fonctionnant avec épuration complète et recyclage du bain de process. Dans les deux cas, la part la plus importante d'émissions survient lors de l’hydroextraction avant le séchage par évaporation.

Interactions

Aucun ne semble probable.

Applicabilité

Toute machine de lavage de fil à la continu peut être équipée d'une installation de ce type. Certaines versions de cette technologie ont été adaptées aux machines de lavage en écheveaux et aux machines de lavage de fils à la continu, avec mise bout à bout.

Aspect économique

Pour le système d'application en bac à faible volume décrit ci-dessus, il existe aussi bien des versions "fabricants" que des versions adaptées par l'utilisateur lui-même. Une installation "fabricant" (EnviroProof), équipant une ligne de lavage existante, présente généralement toutes les caractéristiques de contrôle du dosage des produits chimiques et de la gestion du bain, ainsi que la transformation de la dernière presse d’exprimage de la machine de lavage existante. Les coûts d’installation se situent aux alentours de 185 000 euros. Ces installations sont dotées d'un système de dosage des produits chimiques capable de réguler avec précision les niveaux d’application proportionnellement à la quantité de fil. Il en résulte, que le taux nominal du traitement peut être réduit sans pour autant compromettre la résistance aux insectes du fil traité. Le montant des économies ainsi réalisées varie d'un site à l'autre, mais il n'est pas rare de rencontrer une baisse de 50 %, ce qui équivaut à une économie d’environ 7 euros/tonne de fils traités.

Le contrôle et le traitement sur site des rejets en sortie de l’hydroextracteur ainsi que des bains hautement pollués par l’hydrolyse alcaline sont souvent effectués par l’industriel dans un équipement adapté aux conditions et à l'espace disponible sur site. Selon la complexité, les coûts sont estimés à plus de 7 000 euros. Les coûts de traitement, hors frais d’énergie, se situent aux alentours de 1,4 euros/m³.

Usines de référence

Au Royaume-Uni, de nombreuses usines utilisent des variantes des techniques d’application en bac à faible volume décrites ci-dessus et des systèmes de gestion du bain épuisé liés à la méthode du traitement antimites du fil, que ce soit sous forme d'écheveaux ou de fils simples. On sait qu’il existe d’autres installations équipées de systèmes similaires en service en Europe et en Nouvelle Zélande.

Référence bibliographique

[32, ENco, 2001]

4.8.4.3.3        Procédé C : application sous forme de mousse de l'agent résistant aux insectes aux poils du tapis

Description

La figure 4.30 montre que cette technique ne fait pas partie du procédé de fabrication du fil. L’agent résistant aux insectes s’applique directement sur les poils du tapis pendant l’opération d’enduction sur l’envers ou de latexage. Un équipement spécial a été développé qui génère une mousse de haute densité incorporant l’agent antimites et l'applique sur le tapis grâce à une tête de conception spécifique. Ce procédé à la continu peut être appliqué en même temps que le laminage /latexage. L’application de mousse réduit l'apport en humidité. La mousse est produite sur demande dans une enceinte fermée, toute eau de rinçage étant recyclée et utilisée pour préparer la mousse pour le lot suivant sans rejet. Pour une efficacité totale du traitement, l’ingrédient actif doit pénétrer à la base de la structure du poil du tapis. La pénétration de la mousse est fonction de la densité de la structure du tapis, ainsi que de la densité et du taux d’émulsion de la mousse. Allanach et Greenwood décrivent les aspects techniques de la technologie (Proceedings of the 9th International wool Textile Research Conference Vol.3,325-332, 1995)

Principaux avantages environnementaux

Associé au système de réutilisation du bain de rinçage, ce procédé ne produit pas d’effluent et élimine l’émission de la substance active de l'antimite dans le milieu aquatique.

Interactions

Aucun ne semble probable.

Applicabilité

La technique d'application de l'apprêt antimites directement sur les poils du tapis n'étant pas applicable aux ennoblisseurs à façon et aux filateurs conditionnés pour la vente, ne concerne que les sites réalisant les procédés d'ennoblissement du tapis. L’expérience pratique montre que la pénétration de la mousse à la base du poil peut s'avérer difficile à obtenir pour certaines structures de tapis à tissage et tuftage denses. On sait également que sur certaines structures de velours, l’application en surface d’une mousse peut altérer l’aspect superficiel du tapis ennobli, et il conviendra de résoudre ce phénomène cas par cas. En comparaison avec les techniques d'application sur fils, le taux d’application de l’agent antimites doit être légèrement supérieur pour garantir à la base du poil une protection adéquate contre les insectes. L’humidité introduite dans le tapis par l'application de la mousse devant être éliminée par évaporation, une étape supplémentaire de séchage à celle pour le latex ou de l'enduction sur l'envers du tapis risque d'être nécessaire.

Aspect économique

Il est nécessaire de disposer d'un équipement dédié, spécialement conçu pour obtenir une application homogène de la mousse, avec un faible apport d’humidité. Lors de la rédaction du présent document, un seul système disponible sur le marché a fait l’objet d’une évaluation complète concernant le traitement antimite. Il est possible d'en équiper une ancienne ligne d’ennoblissement de tapis existante, si l’espace disponible le permet, pour un coût d’environ 160 000 euros. Selon la structure du tapis, la mise en place d'un équipement de séchage supplémentaire peut s’avérer indispensable, la réduction de la vitesse de la ligne d'ennoblissement pouvant éventuellement représenter une autre alternative. L'exigence d'un taux d'application plus élevé double à peu près le montant des coûts des produits chimiques nécessaires à l'application de l'antimite pendant le traitement du fil au mouillé.

Usines de référence

De nombreux fabricants de tapis au Royaume-Uni et en Europe ont recours à cette technique.

Référence bibliographique

[32, ENco, 2001]

Figure 4.30 : Schéma du procédé classique et des solutions alternatives pour le traitement antimite de fils teints en bourre et lavés

[32, ENco, 2001]

4.8.4.4       Modifications du procédé pour réduire l’émission de la substance active de l’agent résistant aux insectes pendant la production de fils teints

La figure 4.31 décrit le procédé de base du traitement antimites des fils pour tapis réalisé au cours de la teinture du fil. Dans ce procédé, le traitement antimites est effectué en même temps que la teinture en ajoutant au début du procédé la quantité d'agent antimites nécessaire dans la cuve.

La substance active est adsorbée par la fibre à mesure que la température du bain de teinture augmente. Ce procédé par adsorption atteint l'équilibre à l'ébullition et 98 % de la substance active se répartissent sur la fibre. Le bain de teinture épuisé contient de la substance active résiduelle, dont la concentration dépend des conditions de teinture, le rejet étant plus faible lorsque le bain est acide (pH < 4). La teinture à un pH plus neutre, par exemple dans le cas d’utilisation de colorants prémétallisés, conduit à des quantités d’antimites rejetées généralement plus élevées.

Un cycle de rinçage peut succéder à la teinture et contenir également de la substance active résiduelle. Dans le procédé classique, les deux bains épuisés sont rejetés dans le bassin d’homogénéisation des eaux usées de l’usine. Le bain évacué pendant l’hydroextraction du fil teint peut aussi contenir de la substance active sous forme de traces.

Les émissions engendrées par le procédé de base dépendent d’un grand nombre de variables interdépendantes, chaque teinture étant pratiquement unique. Dans la pratique, le pH du bain de teinture est considéré comme étant le paramètre le plus important. Les valeurs d’émissions générées en fonction du pH sont les suivantes (Enco Environmental Network, non publié) :

Teinture à pH <4         0,1 à 0,4 mg/kg de fil

Teinture à pH >4         2 à 7 mg/kg de fil

L’examen de la figure 4.31 indique qu’il existe quatre modifications possibles du procédé (numérotées de 1 à 4) permettant de réduire l’émission due à l'antimite, par rapport au procédé de base. Deux de ces options, l’application à la continu en bac à faible volume (procédé 2) et l’application sous forme de mousse (procédé 4), ont été décrites ci-dessus dans la section sur la réduction des émissions générées par la production de fils teints en bourre et lavé. La description des deux techniques, qui ne conviennent que pour la production de teinture sur fils (procédé 1 et procédé 3), figure ci-dessous.

4.8.4.4.1        Procédé 1. Traitement ultérieur à pH acide

Description

Dans ce procédé, le traitement antimites s’effectue dans un bain séparé du bain de teinture, en tant que traitement ultérieur, après rinçage. Le bain du traitement ultérieur est acidifié pour garantir les meilleures conditions de montée de l’antimite.

Principaux avantages environnementaux

Le traitement s'effectue sans aucun retardateur chimique à un pH optimal pour favoriser l’adsorption de l’antimites. Les émissions en substance active résiduelle se situent généralement entre 0,1 et 0,4 mg/kg.

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

Dans de nombreuses usines de teinture, la teinture de la laine et de mélanges de laines est réalisée dans des conditions très variables, selon les colorants particuliers sélectionnés pour satisfaire aux exigences du produit fini. Ce procédé s’applique au traitement antimites de fil teint dans des conditions non optimisées pour la montée de l’antimite. Dans la pratique, la technique s'utilise pour le traitement antimites du fil, si les conditions de teinture spécifient un pH pour le bain supérieur à 5.

Aspect économique

Le procédé exige un bain de traitement ultérieur supplémentaire d’un volume égal à celui du bain de teinture d’origine. En fonction de la conception de la machine et de la charge en fil, la consommation d’eau se situera entre 15 et 25 m³/tonne. La montée en température du bain du traitement ultérieur à la température de teinture nécessite une consommation d’énergie supplémentaire. L’étape supplémentaire entraîne une durée plus longue du procédé.

Usines de référence

Des usines de teinture du Royaume-Uni font appel à cette technique pour réduire les émissions dues au procédé de teinture qui, à défaut de cette mesure, générerait un niveau de rejets trop élevé.

Référence bibliographique

[32, ENco, 2001]

4.8.4.4.2        Procédé 2. Application en semi-continu en bac à faible volume

Description

La technique et l'équipement de base pour la production de fils teints en bourre et lavés, peuvent être utilisés pour traiter le fil teint en écheveaux. Dans ce cas, il peut être nécessaire de disposer d’une machine autonome, constituée simplement d’un bac à faible volume et d’une presse d’exprimage. Une modification du dispositif d'alimentation d'une machine installée en bout de la ligne de lavage classique permettant l'alimentation en écheveaux du bac d'application à faible volume, constitue une autre possibilité.

La pollution du bain de traitement due au colorant résiduel provenant du fil teint préalablement, peut constituer un problème important. De même, le fil doit être teint avec des colorants d'une bonne solidité au mouillé.

Principaux avantages environnementaux

Voir section précédente (procédé B).

Applicabilité

La technique n'est applicable que sous réserve de teindre le fil avec des colorants de bonne solidité au mouillé.

Aspect économique

Voir section précédente (procédé B).

Usines de référence

A notre connaissance, une usine de teinture applique cette technique pour le traitement antimites de sa production de fils teints, mais aucune information détaillée n’a été communiquée.

Référence bibliographique

[32, ENco, 2001]

4.8.4.4.3        Procédé 3. Application de l’antimite dans un hydroextracteur centrifuge modifié

Description

La technique repose sur l’emploi d’un hydroextracteur discontinu modifié. Le bain de traitement antimites, vaporisé à l'intérieur de la centrifugeuse par une tête de pulvérisation centrale, est véhiculé à travers la charge en fils en rotation, grâce à la force centrifuge. Le bain évacué par la centrifugeuse est soit recueilli et recyclé, soit séparé des autres flux d’eaux usées, et traité pour éliminer la substance active résiduelle. Cette technique a été décrite en détail par Allanach (Proceedings of the 8th International Wool Textile Research Conference, Vol.4, 568-576,1990).

Principaux avantages environnementaux

Réduction des rejets dans les eaux usées.

Applicabilité

La technique requiert une modification de la centrifugeuse et de son système de vidange ainsi que des équipements pour le traitement du bain épuisé, soit par hydrolyse alcaline, soit par séparation physique. Le système, tel qu’il était envisagé à l’origine, comprenait le chauffage du bain pour favoriser la montée de l’antimite et le recyclage de ce bain entre chaque lot. Aucune installation de ce type n’a jamais été exploitée à l'échelle industrielle, seules des variantes du système ayant été en service. La réutilisation du bain, lot par lot, peut s'avérer difficile à mettre en œuvre en raison du risque de changement de couleur. Par conséquent, ne bénéficiant pas d'une applicabilité universelle, l'adoption de cette technique par l'industrie n'est pas très répandue.

Aspect économique

Il n'existe aucune offre globale sur le marché. On estime à environ 30 000 euros le coût de la modification d’une centrifugeuse existante réalisée par l'utilisateur lui-même et la fourniture d’un équipement auxiliaire.

Usines de référence

Une usine au Royaume-Uni exploite une variante du procédé décrit ci-dessus, mais aucune information n’a été communiquée.

Référence bibliographique

[32, ENco, 2001]

Figure 4.31 : Schéma du procédé classique et des solutions alternatives pour le traitement antimite de fil teint

[32, ENco, 2001]

4.9      Lavage

4.9.1       Maîtrise de l'eau et de l’énergie lors du lavage et du rinçage en discontinu

Description

Le lavage et le rinçage constituent les deux opérations les plus courantes de l’industrie textile. L’optimisation de l’efficacité du lavage peut permettre de réaliser d’importantes économies d’eau et d’énergie.

Les procédés de lavage et rinçage en discontinu s'effectuent soit :

par remplissage/vidange,

ou par débordement ou "par inondation".

Lors du rinçage par débordement, l'eau propre entre dans la machine et s'évacue par un trop-plein, généralement proche du niveau d'écoulement normal. Bien que cette technique soit utile pour écumer la mousse formée en surface due soit à une eau de mauvaise qualité, soit aux produits chimiques, soit à un pré-traitement inefficace, elle se révèle peu performante en matière de consommation en eau, en particulier avec des machines à rapport de bain élevé.

Les meilleures options sont les suivantes :

A) La méthode de remplissage/vidange [205, M. Bradbury, 2000]

La méthode de remplissage/vidange constitue la technique la plus performante en terme de consommation en eau. Dans ce cas, le rinçage inclut les phases successives de : remplissage, fonctionnement de la machine et vidange. Parmi les différents facteurs jouant un rôle dans ce processus, il est important de souligner l’influence du rapport de bain et du temps de vidange sur la performance du rinçage, qui se calcule selon l’équation ci-dessous :

Cf = Cs x R/R.d.B , où :

Cf         = concentration du soluté dans le bain de rinçage ultérieur

Cs        = concentration du soluté dans le bain initial

R         = capacité de rétention (ou de transfert) du support (l/kg)

R.d.B. = rapport de bain (l/kg).

L’équation permet de démontrer qu’avec un rapport de bain plus faible, davantage de phases de rinçage sont nécessaires pour obtenir un effet de dilution identique, tout en consommant moins d’eau. L’exemple suivant pour la teinture du coton en colorants réactifs constitue une illustration évidente. Dans l'hypothèse d'un bain de teinture épuisé contenant 60 g/l d’électrolyte, avec une capacité de rétention du support de 3 l/kg (R) et un rapport de bain de  1:15, la concentration d’électrolyte Cf dans le bain de rinçage suivant sera de 12 g/l après une opération de remplissage/vidange et de 2,4 g/l après deux opérations de remplissage/vidange. Inversement, si le rapport de bain est ramené à 1:7, Cf sera respectivement de 26 g/l et 11 g/l, pour un et deux rinçages ultérieurs.

De plus, le support dans la machine retient une grande partie du bain précédent, ce qui est exprimé par le paramètre R (capacité de rétention). Il est possible de minimiser ce phénomène par une vidange appropriée (en augmentant les temps de vidange) ou, dans certaines machines en discontinu (par exemple, teinture sur bobine, teinture en bourre), en utilisant de l'air comprimé ou une purge par le vide entre les phases de lavage. 

La méthode traditionnelle de rinçage par remplissage/vidange présente les principaux inconvénients ci-dessous :

durée plus longue du cycle de production, ce qui se traduit par une baisse de productivité,

le support subit un choc thermique lors du premier rinçage,

formation d'un dépôt de mousse sur le support entre les rinçages au fur et à mesure que le bain s'évacue. Ceci présente le risque que les impuretés ou les produits chimiques éliminés se redéposent sur la surface de la matière textile, surtout en cas de re-remplissage  de la machine avec de l’eau froide.

Sur les machines actuelles, touts ces inconvénients ont été solutionnés.

Pour ce qui est de la durée du cycle, les machines sont équipées de dispositifs spéciaux pour gagner du temps (vidange et remplissage intensifs, refroidissement et rinçage combinés, cuves pré-chauffées, etc.) permettant d'écourter la durée des cycles par rapport au rinçage traditionnel par débordement.

Il est possible d’éviter le choc thermique pendant la première phase de rinçage, grâce à un système de "refroidissement et rinçage combinés”. Il s’agit une fois de plus d’une fonction commune à toutes les machines récentes, qui permet le refroidissement et le rinçage simultanés de la matière traitée. La machine est alimentée en eau propre par la tuyère. Cette eau est préchauffée en passant à travers l'échangeur thermique principal intégré à la machine ou par un échangeur thermique à plaque à haut rendement externe. Ensuite le bain chargé en polluants est vidangé.

La formation d'un dépôt de mousse sur le support demeure une contrainte de la méthode de remplissage/vidange. Aussi, les machines de teinture en discontinu sont conçues pour permettre le rinçage soit en mode "remplissage/vidange ", soit en mode "smart rinsing". Ce dernier, décrit ci-dessous, constitue une technique de rinçage par débordement contrôlé, méthode pouvant être appliquée à la première phase de rinçage, avant de passer en mode "remplissage/vidange".

B) Systèmes de "smart rinsing" [205, M. Bradbury, 2000]

L’utilisation de machines à faible rapport de bain est indispensable pour utiliser les systèmes de "smart rinsing". Lors de l'opération de rinçage, la machine est alimentée en eau propre, qui est ensuite vidangée par un trop-plein, placé en bas à l'intérieur de la machine de teinture. De plus, le réglage du débit d’eau propre entrant dans la machine est contrôlé pour être identique à celui de l'eau évacuée par le trop-plein à la partie basse de la machine. En comparaison avec le rinçage par débordement traditionnel, le volume réduit du bain pollué en circulation dans la machine permet d’augmenter l’effet de dilution. La technique s’avère particulièrement efficace pour le rinçage à l’eau chaude. Il est alors possible d'effectuer de manière efficace "le refroidissement et le rinçage combinés", ce qui permet de refroidir et de rincer simultanément le support textile selon la description ci-dessus.

Dans ce cas, la concentration finale du soluté à la fin du rinçage se calcule selon l’équation suivante :

Cf = Cs x exp-(Rt/Vk), où :

Cf         = concentration du soluté en fin de rinçage

Cs        = concentration du soluté en début de rinçage

R         = débit d'alimentation en eau propre (l/mn)

t           = temps de rinçage (mn)

Vk        = volume du bain (l)

Le rapport de bain constitue un facteur déterminant : plus le volume du bain est important, plus le temps de rinçage sera long (ainsi que la consommation d’eau) pour obtenir le même effet de dilution à débit égal. Le débit R, lui aussi, exerce une influence significative sur l’efficacité du rinçage. Un débit réduit nécessite un temps de rinçage plus long pour arriver au même résultat, sans pour autant, cette fois, affecter la consommation en eau.

Une autre amélioration supplémentaire du procédé est possible par la mise en ligne d'appareils de mesures telles un conductivimètre, qui indique que l’on a atteint un niveau de concentration en sel prédéterminé (en cas d’utilisation de colorants réactifs) ou un colorimètre pour permettre un rinçage optimal.

Principaux avantages environnementaux

En terme de consommation en eau, l'efficacité des deux méthodes, "smart rinsing" et rinçage par "remplissage/vidange ", est supérieure à celle du rinçage traditionnel par débordement.

Le remplacement de chaque rinçage par débordement, par 2 à 4 cycles de "remplissage/vidange", permet de réduire la consommation d’eau de 50 à 75 %.

Des étapes de rinçage à l’eau chaude et à l’eau tiède étant souvent nécessaires, la réduction de la consommation en eau va de paire avec une réduction de la consommation d’énergie. Les techniques de refroidissement et de rinçage combinés permettent de réaliser des économies d’énergie.

En comparaison avec la méthode classique par débordement, les deux méthodes de "smart rinsing" et de "remplissage/vidange" offrent l’avantage fondamental de pouvoir séparer le bain de teinture concentré épuisé des eaux de rinçage. Cela signifie qu’il est possible de les réutiliser ou, du moins, de les traiter séparément, tout en récupérant ainsi de l’énergie thermique.

Données opérationnelles

Comme c’est le cas de toute démarche d'augmentation de la productivité, la première étape consiste en un audit complet des installations (et des modernisations possibles) pour s’assurer que tout nouvel équipement sera exploité au maximum [205, M. Bradbury, 2000] .

Interactions

Probablement aucune.

Applicabilité

L’adoption de la technique de rinçage par remplissage/vidange s’applique, d’une manière générale, aux équipements nouveaux et existants, mais elle est plus efficace sur les machines à faible rapport de bain, dotées de dispositifs les plus récents facilitant les gains de temps (vidange et remplissage intensifs, refroidissement et rinçage combinés, réservoirs pré-chauffés, etc.).

Le concept du "smart rinsing" a été spécialement conçu pour résoudre les problèmes de rinçage des étoffes.

Désormais, presque toutes les machines neuves de type Jet et Overflow sont équipées de systèmes de "smart rinsing" et de "remplissage et vidange rapides" [288, MCS, 2002] .

Il en est de même pour le système "refroidissement et rinçage combinés". La plupart des nouvelles machines de teinture sont équipées de systèmes (comme, par exemple, des cuves de stockage équipées d'échangeurs thermiques intégrés d'une capacité suffisamment grande pour correspondre à la capacité nominale de la machine) permettant de refroidir et de rincer simultanément l'étoffe.

Aspect économique

Les méthodes de "smart rinsing" et de "remplissage et vidange rapides" offrent d'importants avantages potentiels, non seulement en terme d'une parfaite maîtrise de la consommation d'eau et d'énergie, mais aussi en permettant d'écourter les cycles de production, réduisant ainsi globalement les coûts de production.

La technique classique de "remplissage et vidange", bien que facile à mettre en œuvre (notamment, sans aucun investissement dans des machines neuves), ne permet pas d'écourter la durée du cycle de production, ni d'augmenter la productivité.

Enjeux

La réduction de la durée du cycle de fabrication (augmentation de la productivité) sans compromettre la performance d'une production "bonne du premier coup", constitue la principale motivation pour l'adoption de cette technique.

Usines de référence

De nombreuses usines dans le monde entier.

Références bibliographiques

[205, M. Bradbury, 2000] , [176, VITO, 2001] , [288, MCS, 2002] .

4.9.2       Maîtrise de la consommation d'eau et d'énergie lors du lavage et du rinçage à la continu

Description

Comme indiqué dans la section précédente, la plupart des procédés d’ennoblissement comprennent des étapes de lavage et de rinçage. En mode continu, en particulier, le lavage après teinture, impression, etc. génère une consommation d'eau plus importante que les étapes de teinture et d’impression elles-mêmes.

Il est possible de maîtriser la consommation d’eau (et d’énergie) par l'amélioration de l'efficacité du lavage, mais pour la réduire, il suffit souvent de prendre simplement des mesures sans véritable apport technologique (mesures de simple bon sens).

A) Contrôle du débit d'eau

Dans la pratique, il est rare que les usines effectuent des comptages de leur consommation d'eau pour la maîtriser. Toutes les usines devraient disposer de compteurs d’eau installés sur chaque machine, pour mieux connaître leur consommation d’eau et évaluer des améliorations. Une réduction significative de la consommation d'eau a pu être observée dans l'industrie après l’installation sur les laveuses de débitmètres peu coûteux [167, Comm., 2000] . Il est possible de mettre en place une procédure systématique visant à déterminer le débit optimal requis pour obtenir le niveau de qualité souhaité pour le produit.

Des vannes d’arrêt automatiques asservissant le mécanisme d'entraînement principal de la ligne à l'alimentation en eau, peuvent permettre des économies d’eau et d’énergie importantes, grâce à la coupure immédiate du débit d'eau dès l’arrêt de la machine. En effet, avec une commande manuelle, le débit d'eau n’est en général coupé qu'après un arrêt de la machine de plus de 30 minutes [146, Energy Efficiency Office UK, 1997] .

B) Amélioration de l’efficacité du lavage

De nombreux facteurs exercent une influence sur l’efficacité du lavage (par exemple,  température, temps de séjour, échange bain/support, etc.). Les techniques des machines récentes de lavage dépendent dans une large mesure du type d'étoffes à laver, à savoir étoffes légères ou très lourdes, etc. Deux principes ou stratégies de base sont mis en œuvre : le lavage à contre-courant et la diminution du transfert de bain.

Le principe du contre-courant consiste à réutiliser l’eau du lavage final qui est la moins polluée pour l’avant-dernier lavage et ainsi de suite, jusqu’à la première phase de lavage, après laquelle l’eau est rejetée. Cette technique est relativement simple et économique et elle peut s’appliquer au lavage à la continu après désencollage, lavage, blanchiment ou impression [11, APE US, 1+995] .

Il existe une configuration de laveuse, dotée de fonctions à contre-courant (et de recyclage) intégrées. Il s’agit de la laveuse à contre-courant vertical. Dans cette machine, l’eau recyclée est pulvérisée sur le textile, extraite de l'étoffe par des rouleaux d'exprimage puis retourne dans un bac de vidange pour filtration et recyclage. Ce type de machine assure un lavage très efficace à faible consommation d'eau. Du fait du volume réduit d'eau à chauffer, la consommation d’énergie s’en trouve considérablement diminuée [11, EPA US, 1995] .

La diminution du transfert de bain constitue un autre facteur fondamental. L’eau (contenant des polluants) non éliminée, est entraînée dans l'eau de lavage de l’étape suivante, et donc contribue à l’inefficacité du lavage. Une extraction appropriée entre les étapes est donc essentielle. Pour les opérations de lavage à la continu, l’utilisation de rouleaux exprimeurs ou d’aspirations (plus efficaces) permet de réduire l'entraînement de substances et leur transfert [11, APE US, 1995] .

Il existe sur le marché des bacs de lavage à aspiration intégrée ainsi que des laveuses destinées au lavage après impression, dotées à la fois de buses de pulvérisation et d'aspiration, où le bain traverse l'étoffe [11, APE US, 1995] .

C) Introduction d'un équipement de récupération de chaleur

L’installation d’un équipement de récupération de chaleur sur une laveuse à la continu est généralement une mesure simple et efficace. En effet, les débits d'arrivée d'eau et de rejet des effluents étant identiques, il n’est pas nécessaire d’avoir des réservoirs de stockage. L’effluent évacué par ces machines pouvant être pollué par la matière fibreuse, il est important d’installer des échangeurs thermiques permettant de fonctionner avec de telles charges polluantes (grâce à des éléments autonettoyants, par exemple) [146, Energy Efficiency Office UK, 1997]

Principaux avantages environnementaux

Tous les aménagements décrits contribuent à la réduction globale de la consommation d’eau et d’énergie. Pour tirer le meilleur profit des avantages qu'apportent les nouvelles machines de lavage, il est fondamental d'y adjoindre les mesures de simple bon sens énoncées ci-dessus.

Données opérationnelles

Le tableau ci-dessous indique les niveaux de consommation que l'on peut obtenir pour le lavage de tissus en coton et en viscose, et à base de mélanges de ces matières avec des fibres synthétiques. Les valeurs des différents procédés, communiquées par les fabricants de machines et confirmées par certaines usines d'ennoblissement, doivent être additionnées.

Il convient de souligner que les performances obtenues varient selon le nombre de techniques complémentaires mises en œuvre. En effet, une faible consommation d’eau ne s'obtient que par une combinaison des différentes mesures possibles, en partant de la préparation de l'étoffe et à travers toute la chaîne de fabrication (par exemple, les techniques d’application minimales de produits d'encollage, sélection de colorants ayant de bonnes propriétés d'élimination par lavage, etc.).

Consommation d’eau (l/kg)

TOTAL

dont EAU CHAUDE

Procédés de pré-traitement

Lavage pour désencollage

3 à 4

3 à 4

Lavage après débouillissage

4 à 5

4 à 5

Lavage après blanchiment

4 à 5

4 à 5

Lavage après blanchiment à froid

4 à 6

4 à 6

Lavage après mercerisage

-          Elimination de NaOH

-          Neutralisation sans séchage

-          Neutralisation et séchage

4 à 5 (à chaud)

1 à 2 (bain froid)

1 à 2 (bain tiède)

4 à 5

sans objet

<1

Lavage après teinture

Colorants réactifs

10 à 15

4 à 8

Colorants de cuve

8 à 12

3 à 7

Colorants au soufre

18 à 20

8 à 10

Colorants au naphtol

12 à 16

4 à 8

Lavage après impression

Colorants réactifs

15 à 20

12 à 16

Colorants de cuve

12 à 16

4 à 8

Colorants au naphtol

14 à 18

6 à 10

Colorants dispersés

12 à 16

4 à 8

Source : [179, UBA, 2001]

Tableau 4.38 : Consommations maîtrisées d’eau dans les procédés de lavage à la continu pendant l’ennoblissement de tissus au large en coton ou viscose ou à base de mélanges de ces matières avec des fibres synthétiques

Interactions

Les techniques de lavage intensif et efficace à faible consommation d’eau, exigent des contraintes mécaniques fortes, telles la pulvérisation et l'aspiration, qui sont peut-être à l'origine d'une consommation d'électricité un peu plus élevée. Cependant, celle-ci est largement compensée par les économies d'énergie que l'on peut réaliser grâce à la mise en place de dispositifs de récupération d’énergie thermique, qui font partie intégrante des mesures préconisées [179, UBA, 2001] .

Applicabilité

L’investissement dans un nouvel équipement est nécessaire pour obtenir les performances qui caractérisent les machines de lavage à haute efficacité. Toutefois, la mise en place de débitmètres, de vannes d'arrêt etc., sont également susceptibles de réduire quelque peu les consommations d'eau et d'énergie.

Aspect économique

Aucune information détaillée n’a été communiquée. Pour donner un ordre de grandeur, le coût d'une ligne de préparation à la continu d'étoffe en coton répondant aux MTD (Meilleures Technologies Disponibles) selon la Directive IPPC, permettant une consommation d'eau minimale (9 l/kg au total, y compris l'élimination des nuisances olfactives et la filtration des fibres en suspension) en combinant diverses techniques d'optimisation, est d'environ 2,5 millions d’euros [247, Comm., 2001] .

Enjeux

L'augmentation du coût de l'eau et du traitement des eaux usées ainsi que l'accroissement de la productivité (dans le cas de nouvelles machines de lavage haute efficacité) constituent les principales sources de motivation pour la mise en œuvre des techniques décrites.

Usines de référence

De nombreuses usines.

Références bibliographiques

[167, Comm., 2000] , [179, UBA, 2001] , [11, APE US, 1995] , [146, Energy Efficiency Office UK, 1997]

4.9.3       Utilisation d’installations en circuit fermé destinées au lavage avec des solvants organiques

Description

Les installations de lavage au solvant, à fonctionnement continu, destinées au lavage d'étoffes au large, sont connues depuis la fin des années 1960. Pendant plus de trente années, ces machines étaient en service dans différents secteurs de l’ennoblissement textile, principalement en raison des avantages des solvants par rapport à l’eau pour les problèmes techniques et qualitatifs liés au nettoyage de l'étoffe.

La chaleur massique du perchloréthylène (le solvant le plus couramment utilisé) équivaut à environ 1/5 de celle de l’eau et la chaleur latente d'évaporation est plus de dix fois inférieure, ce qui se traduit par une réduction de près de 90 % du besoin total calorifique pour l'évaporation du perchloréthylène. Cela conduit à une évaporation plus rapide et moins chère avec des gains de temps et d’énergie importants pendant le séchage.

La plus faible tension superficielle du perchloréthylène favorise une imprégnation plus profonde et plus rapide de la fibre, ce qui apporte un résultat plus complet et plus uniforme à tout traitement de nettoyage ou d'ennoblissement.

Néanmoins, l’utilisation du perchloréthylène exige une attention extrême et des techniques sophistiquées pour réduire et minimiser son potentiel nocif sur l'environnement et la santé humaine.

Les paragraphes qui suivent donnent un aperçu des caractéristiques pour le traitement au solvant des installations de la nouvelle génération, en comparaison avec les installations traditionnelles.

D’une manière générale, une installation type des années 1970 est constituée des équipements ci-après, schématiquement représentés dans la figure ci-dessous (voir figure 4.32) :

S.         unité de lavage

D.        unité de séchage

C.        section de refroidissement

Equipement de récupération du solvant :

LR       récupération du liquide/élimination des boues (1-distillation, 2-condensation, 3-séparation de l’eau, 4-réservoir à solvant)

GR       récupération des flux gazeux (5-filtres au charbon actif en circuit ouvert)

Figure 4.32 : Plan général d’une installation classique de lavage au solvant

[197, Comm., 2001]

La figure ci-dessous présente schématiquement les éléments d’une installation moderne type :

S.         unité de lavage

D.        unité de séchage

C.                 section de refroidissement

Equipement de récupération du solvant :

LR       récupération du liquide/élimination des boues (1-distillation principale, 2-distillation des boues, 3-condensation, 4-séparation de l’eau, 5-réservoir à solvant)

GR       récupération des flux gazeux (6-filtres au charbon actif en circuit fermé)

W        traitement de l’eau :

WD     décantation

WS      stripping à l’air

WA     absorption sur charbon

Figure 4.33 : Plan général d’une installation récente de lavage au solvant

[197, Comm., 2001]

Les solutions aux principales sources d'émission et de pollution ci-après ont été développées sur les équipements de dernière génération.

Emissions dans l'air (atmosphère extérieure)

Problème

Les filtres au charbon actif en circuit ouvert, utilisés pour purifier le flux d’air, libèrent dans l’atmosphère extérieure entre 500 et 1 000 g/h de perchloréthylène, selon la taille de l’équipement (pour une concentration de solvant d’environ 500 à 600 mg/m³).

Solution

Les nouvelles installations sont équipées de filtres au charbon actif en circuit fermé. L'extraction ayant été supprimée, l’air purifié est désormais recyclé vers la section de désodorisation/refroidissement de l'étoffe de la machine, ce qui évite toute émission dans l’atmosphère.

Par ailleurs, les filtres en circuit fermé ont permis de développer une conception nouvelle de systèmes d'étanchéité plus efficaces au niveau des orifices d'entrée et de sortie de la machine, ce qui apporte également des avantages au niveau des postes de travail.

Rejets aqueux

Problème

L’eau, dite "eau de séparation", provenant du système de récupération du solvant à un débit moyen de 0,5 m³/h et une teneur en perchloréthylène entre 150 et 250 g/m³ environ, génère une émission entre 75 à 125 g/h de perchloréthylène. Cet effluent est généralement rejeté à l'égout (dans le pire des cas), ou dirigé vers une station d’épuration des eaux usées. Le solvant n’étant pas biodégradable, il s'accumule et reste indéfiniment dans le milieu aquatique.

Solution

Un équipement intégré dédié est aujourd’hui disponible pour pré-traiter, extraire et récupérer la plus grande partie du perchloréthylène présent dans l’eau, par un procédé à deux étages comprenant :

1.      stripping par flux d'air,

2.      absorption par filtres au charbon actif, dont les cartouches doivent être rechargées et remplacées périodiquement.

Les filtres au charbon actif en circuit fermé interviennent également pour purifier l'air pollué provenant du premier étage et pour récupérer le solvant extrait.

Ce système garantit un taux de perchloréthylène résiduel dans les eaux rejetées de 1 mg/l au maximum (émission dans l’eau inférieure à 0,5 g/h de perchloréthylène).

Néanmoins, si le débit d'eau est relativement faible (< 0,5 m³/h), il est possible de le traiter sur site par des procédés d’oxydation avancée (procédé de Fenton, par exemple) [281, Belgique, 2002] .

Une installation de lavage au solvant, ancienne ou nouvelle, ne génère aucun autre effluent aqueux autre que celui issu de l’eau de séparation.

Déchets

Problème

En raison de la forte teneur en eau et d’une concentration du perchloréthylène résiduel de plus de 5 % en poids dans la boue, ce déchet est difficile à gérer au niveau de l’usine et indésirable pour de nombreux collecteurs de déchets. Les boues mises en décharge représentent une pollution pour le sol et le milieu aquatique, et le perchloréthylène risque d'ailleurs d'être libéré dans l'atmosphère avec les gaz émis. L'application de la Directive 99/31/EC relative à la mise en décharge des déchets évitera probablement à l'avenir l'enfouissement de ces déchets.

Solution

La conception entièrement nouvelle du groupe principal de distillation (du type à "circulation forcée") et, en particulier, celle du distillateur de boues (du type "évaporateur en couches minces"), a considérablement abaissé, bien en dessous de 10 000 mg/kg (1 %), les résidus de solvant dans la boue, en générant un déchet épais et sec. Cela minimise les problèmes de collecte et d'élimination ainsi que les coûts.

Environnement de travail

Problème

Le solvant reste absorbé sur les fibres, dans des proportions estimées entre 0,1 à 1 %. L’émission de ce solvant dans l’environnement immédiat est difficile à contrôler. Elle dégrade la qualité des rejets gazeux provenant des extractions des machines de séchage et/ou thermofixation.

Solution

Les systèmes d'étanchéité des orifices d'entrée et de sortie sur les côtés de la machine ont fait l'objet d'une nouvelle conception pour améliorer encore l’efficacité du captage des vapeurs de solvant. Cela se traduit par un environnement plus sûr et une meilleure protection de la santé humaine. Désormais, la valeur limite (TLV-TWA) tout autour de l’installation ne dépasse pas 50 mg/m³.

Dans l’ensemble, la consommation totale de solvants est passée d'une fourchette de 3 à 5 % (en poids de l'étoffe produite) pour une installation de traitement au solvant traditionnelle, à une fourchette de 0,8 à 1,5 %. Des améliorations supplémentaires sont attendues dans le futur.

Principaux avantages environnementaux

Le lavage au solvant organique apporte essentiellement les avantages environnementaux suivants :

par rapport au lavage aqueux, réduction de la consommation d’eau et d’énergie, due au traitement sec sur sec et au besoin calorifique pour l’évaporation du solvant.

réduction de la consommation de produits auxiliaires (par exemple, de tensio-actifs utilisés comme détergents, émulsifiants, etc.). Une quantité importante de produits auxiliaires est nécessaire pour éliminer des agents de préparation difficiles à enlever, comme les huiles de silicone présentes sur les fibres d’élasthanne, qu'il est impossible d'éliminer complètement par un lavage à l’eau. Il en résulte que les produits de préparation restants sont libérés dans les rejets gazeux issus des rames au cours des traitements thermiques suivants.

réduction de la charge organique dans les eaux usées rejetées vers la station d’épuration (élimination des impuretés sous forme d'une boue concentrée).

Interactions

Les solvants organiques halogénés constituent des substances persistantes, non biodégradables. Des pertes, dues aux déversements accidentels, aux filtres de l’unité de lavage, à l'étoffe, etc., sont susceptibles de provoquer des émissions diffuses entraînant la pollution du sol et de la nappe phréatique. Au Royaume-Uni, le prélèvement d'eau communale du milieu aquatique ainsi pollué a été stoppé, et les demandes d'indemnités risquent de menacer la viabilité économique des entreprises.

De plus, les textiles traités au perchloréthylène sont susceptibles de libérer cette substance au cours des traitements thermiques ultérieurs. A l'intérieur des rames à chauffage direct, il y a risque de formation de dioxines et de furannes. En Allemagne, la législation interdit de traiter dans les rames à chauffage direct ou tout équipement comparable, les supports textiles ayant subi un prélavage au perchloréthylène. Dans certaines installations, d’importantes émissions de perchloréthylène dans les rejets gazeux (0,1 à 0,8 g de perchloréthylène/kg de support textile et une émission de flux massiques pouvant atteindre 0,3 kg de perchloréthylène/h) ont pu être observées, rendant difficile le respect des valeurs limites d’émission. [280, Allemagne, 2002] .

En ce qui concerne le problème de rétention du solvant par les fibres, des études et expérimentations sont en cours, visant à réduire la teneur en solvant essentiellement par un traitement final du tissu dans des conditions de chaleur et d’humidité requises. Il semble que le niveau de réduction du solvant dans le tissu puisse atteindre plus de 90 %.

Applicabilité

Le traitement des textiles au solvant s'applique dans tous les cas où les performances du solvant (perchloréthylène) sont supérieures à celles de l’eau, en particulier en ce qui concerne le pouvoir de dissolution de substances hydrophobes. Le lavage des étoffes après tissage ou tricotage comme traitement de préparation avant teinture ou impression, constitue l'application la plus courante de cette technique, sous réserve de l'absence également de quelques substances hydrophiles (solubles à l’eau), comme les produits d’encollage des fils de chaîne.

Le solvant s'utilise principalement pour les tricots, en particulier ceux en fibres synthétiques.

Dans le cas spécifique de tricots élastiques (mélange à base de fibres d'élasthanne), le pré-traitement au solvant est particulièrement indiqué. En effet, il permet d’enlever de façon efficace les huiles de silicone contenues dans les fibres élastomères, tout en conférant des propriétés de retrait optimales. Grâce à ces caractéristiques, le nettoyage au solvant s'étend souvent aussi aux mélanges coton / élasthanne.

En l'absence de produits d'encollage, on utilise couramment le lavage au solvant d'étoffes après tissage, qu'il s'agisse de tissus de laine peignée ou cardée, de rubans ou fils, écrus ou teints.

La production plus récente d'étoffes élastiques en laine (mélanges élasthanne/laine et laine/polyester) nécessite un traitement au solvant après teinture pour augmenter la solidité des teintures.

Pour les étoffes en laine, en particulier, il est possible de combiner le lavage au solvant avec un carbonisage par voie aqueuse en un procédé unique (voir section 2.6.2.1).

Aspect économique

Les tableaux ci-dessous représentent une tentative d'évaluation des aspects économiques du système de nettoyage au solvant comparé au système par voie aqueuse, en mettant en parallèle des étoffes de qualité identique et une capacité de production égale.

Deux étoffes d'une composition de fibres identique, d'un poids moyen (240 g/m), mais à armure différente (un tricot et un tissu) ont été sélectionnés. Ainsi, les deux lignes peuvent produire chacune environ 0,8 tonnes/h à la même vitesse de 55 mètres/minute.

Chaque ligne ayant une capacité de production nominale de 1 tonne/h, la comparaison a été faite à un rendement de 80 %.

Les deux lignes sont équipées d'une installation de lavage et d'une installation de thermofixation. Toutefois :

dans le procédé par voie aqueuse, la thermofixation sert également au séchage,

dans le procédé au solvant, équipé d'une unité de séchage intégrée, l’installation ne sert qu’à la thermofixation.

Les chiffres de consommation correspondent aux caractéristiques techniques fournies par les fabricants de machines (Sperotto Rimar Spa pour l’installation au solvant et Santex AG pour la ligne de lavage et la rame de séchage).

Entrants/ sortants

Système par voie aqueuse

Système au solvant

Postes

Unité

Laveuse

Rame

Total

Machine au solvant

Rame

Total

Main d’œuvre

h

1

1

2

1

1

2

Electricité

KW/h

94

158

252

81

158

239

Energie thermique

MJ/h

2 160

6 669

8 860

2 282

4 867

7 149

Vapeur

kg/h

950

2 940

3 890

1 000

2 130

3 130

Eau

m3/h

8

8

23 ⁽¹⁾

23⁽¹⁾

Eaux usées

m3/h

8

8

Détergent

kg/h

16

16

Perchloréthylène

kg/h

8

8

Boue

kg/h

16

16

Source :  [197, Comm., 2001]

(1) eau de refroidissement, entièrement récupérable, à 40 – 45ºC

Tableau 4.39 : Consommations pour le lavage par voie aqueuse et le système au solvant

Charges d'exploitation / h

Système par voie aqueuse

Système au solvant

Postes

euros/unité

Laveuse

Rame

Total

Machine au solvant

Rame

Total

Main d’œuvre

16/h

16,00

16,00

32,00

16,00

16,00

32,00

Electricité

0,10/kWh

9,40

15,80

25,20

8,10

15,80

23,90

Vapeur

0,03/kg

28,50

88,20

116,70

30,00

63,90

93,90

Eau

0,30/m3

2,40

2,40

6,90

6,90

Eaux usées

0,78/m3

6,24

6,24

Détergent

1,55/kg

24,80

24,80

Perchloréthylène

0,40/kg

3,20

3,20

Boue

0,78/kg

12,48

12,48

Total

euros/h

87,34

120,00

207,34

76,68

95,70

172,38

Source :  [197, Comm., 2001]

Tableau 4.40 : Coûts horaires pour le lavage par voie aqueuse et le système au solvant

La consommation d’énergie thermique a été calculée à partir de la capacité de chauffage, exprimée en consommation de vapeur pour simplifier la détermination du coût.

La consommation de détergent de la ligne par voix aqueuse et celle en perchloréthylène de la ligne au solvant est regroupée sous la désignation de consommation de "produits chimiques".

L'épuration de l'eau du système par voie aqueuse correspond à peu près à l'élimination des boues du système au solvant.

Comme déjà précisé précédemment, l'eau consommée par le système au solvant, n'est utilisée que pour le refroidissement. N’étant pas polluée, cette eau peut être entièrement réutilisée par l'usine de teinture, ou être recyclée pour l'installation au solvant après refroidissement.

Bien qu’ils varient dans le temps, les prix de revient unitaires, qui sont fonction du type de textile, sont basés sur les prix courants pratiqués en Italie. On peut aisément les remplacer par les prix pratiqués localement.

Le coût d'élimination de la boue est compensé par les économies réalisables sur les postes ci-après :

énergie thermique (vapeur),

coût total de l'eau (fourniture + épuration),

produits chimiques (détergent par rapport au perchloréthylène).

Dans l’ensemble, le système au solvant peut garantir une économie totale d’environ 17 %, c’est-à-dire 35 euros/heure de fonctionnement.

Le coût d'investissement est parfois dissuasif, mais le retour sur investissement est court (pas plus de 2 à 3 ans), en particulier pour les installations de moyenne à grande capacité, et pour les sociétés importantes produisant au moins 3 000 tonnes d'étoffes par an [197, Comm., 2001] .

Usines de référence

On estime qu’au moins 200 installations, anciennes ou nouvelles, sont actuellement en service dans le monde entier [197, Comm., 2001] .

Enjeux

La réduction des émissions polluantes dans l’air semble constituer actuellement une préoccupation majeure dans le choix d’un investissement. Les exigences du marché dues au développement de nouveaux produits textiles, nécessitant le développement de systèmes de lavage au solvant, viennent en deuxième position. Les diminutions des frais d'exploitation constituent également un facteur important.

Références bibliographiques

[197, Comm., 2001] à savoir :

"Paolo Zanaroli, Sperotto Rimar S.p.A., Malo, Italy; Optimisation of wool cloth processing with solvent: scouring and carbonising in perchloroethylene - Proceedings of the Aachen Textile Conference, November 1997, pages 417 à 424"

4.10 Techniques de réduction des rejets

4.10.1  Traitement des eaux usées du secteur textile par le système par boues activées à faible charge

Description

Les techniques de traitement biologique aérobie occupent une large place pour traiter les eaux usées globales du secteur textile. Dans la plupart des cas, on utilise des systèmes par boues activées en mélange intégral. Un autre document BREF ( [196, EIPPCB, 2001] ) décrit en détail ce type de technique et ses performances.

Les eaux usées du secteur textile se composent d’un mélange de nombreux produits chimiques différents que l’on peut classer sommairement en composants facilement biodégradables, difficilement biodégradables (récalcitrants) et non biodégradables. Dans les systèmes par boues activées, les composants facilement biodégradables sont minéralisés, tandis que les composants difficilement biodégradables nécessitent des conditions spéciales, à savoir de faibles coefficient de charge massique (F/M) (< 0,15 kg DBO₅/kg de MVS ou même < 0,05 lorsqu’on travaille à une température inférieure à la température optimale), une adaptation des micro-organismes et une température supérieure à 15°C (ce qui est normalement le cas des eaux usées du secteur textile).

Le rapport F/M constitue le paramètre de dimensionnement le plus adéquat. Les produits chimiques difficilement biodégradables, tels que le nitrilotriacétate (NTA) ("GDCh, 1984"), le sulfonate de m-nitrobenzène et ses amines correspondantes ("Kölbener, 1995"), l'alcool polyvinylique (PVA) ("Schönberger, 1997") et les phosphonates ("Nowack, 1998") sont dégradés et minéralisés s'ils restent en-dessous de la valeur F/M indiquée.

Aujourd’hui, de nombreux traitements par boues activées répondent à ces conditions (voir les exemples ci-après), ce qui permet aussi une nitrification presque totale. Dans ces conditions, aussi bien les composants facilement biodégradables que ceux difficilement biodégradables peuvent être dégradés. A l’inverse, les effluents contenant des composants non biodégradables doivent faire l'objet d'un traitement/pré-traitement à la source (voir section 4.10.7), mais seules quelques usines le pratiquent. Dans la plupart des cas, en plus de la boue activée, le traitement comporte des étapes supplémentaires, telles que la floculation/précipitation, coagulation/adsorption/précipitation, adsorption sur charbon actif et l'ozonation.

D’autres techniques décrites dans la section 4.10.3, associent la dégradation biologique à des procédés d'adsorption physique, de coagulation et d'oxydation avancée.

Station 1 :

La station d’épuration reçoit les eaux usées urbaines et les effluents provenant de quatre usines d’ennoblissement textile de grande taille. Après homogénéisation, les eaux usées provenant des usines textiles sont mélangées aux eaux usées urbaines, qui ont fait l'objet d'un traitement primaire. Les eaux usées des usines textiles représentent environ 45 % du débit et environ 60 % de la charge en DCO. Le traitement primaire et l'homogénéisation sont suivis d’un traitement biologique, comprenant la nitrification/dénitrification et en dernière étape, une coagulation/floculation avec du FeCl₃ (le FeCl₃ présente l’inconvénient d’introduire dans le système des ions chlorure supplémentaires, qui peuvent être sources de problèmes de corrosion). La figure 4.34. présente le système tandis que la figure 4.35 présente la concentration moyenne de la DCO de l’effluent final, mesurée quotidiennement. Les valeurs, qui varient considérablement, reflètent les fluctuations entre une semaine "normale", les jours de pluie (les eaux pluviales entrant par le même égout que les eaux usées) et les périodes de vacances (de très faibles valeurs sont enregistrées à la fin du mois d’août, qui correspond à la période de fermeture des entreprises).

Figure 4.34 : Station 1 – traitement combiné des effluents provenant d'usines textiles et des eaux usées urbaines

Figure 4.35 : Concentration moyenne quotidinne de la DCO, mesurée dans les effluents finaux de la station en 2000
[179, UBA, 2001]

Station 2 :

Cette grande station d’épuration traite les eaux usées provenant de deux villes et de quelques villages, en même temps que les effluents rejetés par quatre importantes usines  d’ennoblissement textile représentant environ 40 % du débit et environ 65 % de la charge en DCO. Les eaux usées urbaines et les effluents des usines textiles sont déjà mélangées dans le réseau d’égouts publics. La figure 4.36 représente le schéma de la station d’épuration. Les bassins destinés au traitement primaire servent également d’homogénéisation des eaux usées entrantes. Après traitement par boues activées, aucun traitement complémentaire n’est effectué en vue d'une réduction supplémentaire des composants organiques et de la coloration. La figure 4.37 montre la variation quotidienne de la charge en DCO à la sortie de la station. Les pics correspondent à d'importants écoulements d'eaux pluviales. Dans de telles conditions, le temps de séjour dans la station est réduit, ce qui diminue d'autant l’efficacité du traitement d’élimination. Comme pour la station 1, pendant la période de fermeture annuelle des usines (août), la charge résiduelle en DCO est beaucoup plus faible.

Figure 4.36 : Station 2 – traitement combiné des effluents provenant d'usines textiles et des eaux usées urbaines

[179, UBA, 2001]

Figure 4.37 : Charge moyenne journalière en DCO, mesurée sur les effluents finaux de la station 2 en 1999

[179, UBA, 2001]

Station 3 :

Cette station constitue un autre exemple d'un traitement mixte des effluents rejetés par les usines textiles et des eaux usées urbaines. Le schéma de la station est présenté dans la figure ci-après. Les eaux usées d’une importante usine textile sont neutralisées et homogénéisées avant d’être déversées vers la station d’épuration par un égout séparé. Ces effluents font l'objet d'un pré-traitement spécial dans un système par boues activées à forte charge, avec un rapport F/M de 1,1 kg DBO₅/kg MVS par jour. Dans ces conditions, l'alcool polyvinylique, présent en forte concentration dans les eaux usées de l'usine textile, n'est pas dégradé du tout. L'élimination du PVA à plus de 90 % s'effectue dans la phase ultérieure de traitement par boues activées avec l’effluent urbain, à un rapport F/M de 0,05 kg DBO₅/kg MVS par jour.

L’ozonation des eaux usées provenant des usines textiles, qui réduit de façon significative la coloration, ne fait diminuer la DCO que très légèrement (< 10 %) en raison du faible dosage d'ozone appliqué (environ 50 g/m³). Cependant, on considère qu'elle augmente la biodégradabilité. Le traitement sur charbon actif n'est effectué en complément qu'en cas de dépassement des normes, ce qui ne s’est jamais produit au cours des trois dernières années. La floculation/filtration en tant qu’étape de finition réduit la DCO de 10 à 20 %, tout en éliminant la coloration.

Figure 4.38 : Station 3 – traitement combiné des effluents provenant d'usines textiles et des eaux usées urbaines

[179, UBA, 2001]

Station 4 :

Cette grande station d’épuration traite les eaux usées d’environ 150 usines textiles. Les eaux usées des usines textiles représentent environ 55 % du débit, les eaux usées urbaines environ 23 % ; le pourcentage restant concerne des infiltrations et les eaux pluviales. La figure ci-dessous présente le schéma de la station.

Après traitement biologique, comprenant la nitrification/dénitrification, les eaux usées mixtes font l'objet d'un traitement de précipitation/floculation en vue d'une réduction supplémentaire de la DCO. Les effluents sont ensuite traités à l’ozone afin d’éliminer la coloration et les tensio-actifs récalcitrants. La valeur F/M est supérieure à 0,15 kg DBO₅/kg MVS par jour, ce qui signifie qu’il n'est pas possible d’obtenir une nitrification intégrale et que les composants difficilement dégradables risquent de pas être éliminés d'une façon aussi significative qu'à un rapport F/M plus faible.

Figure 4.39 : Station 4 – traitement combiné des effluents d'usines textiles et des eaux usées urbaines

[179, UBA, 2001]

Station 5 :

La station d’épuration 5 assure le traitement des effluents d’une usine d’ennoblissement textile. L’activité de l’entreprise, qui ennoblit principalement des étoffes en coton, comprend le pré-traitement (désencollage, lavage, blanchiment), la teinture (procédé Pad-Batch à froid et teinture par épuisement), l’impression (principalement avec des pâtes d’impression pigmentaire) et les apprêts. Environ 5 % des eaux usées traitées sont recyclés pour les opérations de lavage et de nettoyage (lavage du sol, nettoyage de l’équipement d’impression, à savoir les pompes, les tuyauteries, les racles et les cadres). Le temps de séjour dans le bassin de boues activées est très long. La décoloration est obtenue par clivage réducteur des groupes de colorants azoïques, grâce à un sel de fer (II). Le schéma de la station d’épuration, est présenté dans la figure 4.40.

Figure 4.40 : Station 5 – traitement des eaux usées d’une usine d’ennoblissement textile dont 5 % de l'eau est recyclée

[179, UBA, 2001]

Station 6 :

La station d’épuration présentée dans la figure 4.41 traite simultanément les effluents d’environ 30 usines d’ennoblissement textile en mélange avec les eaux usées urbaines. Les effluents des usines textiles représentent environ 30 % du débit et près de 40 % de la DCO. Les usines d’ennoblissement textile rejettent leurs eaux usées dans les égouts publics après neutralisation sur site. Plusieurs entreprises possèdent leur propre station de pré-traitement, en particulier les unités d’impression pigmentaire, pour traiter les eaux usées provenant du nettoyage du matériel d’impression par précipitation /floculation. Avec un dégrillage, un dessableur aéré, un séparateur de graisse, un décanteur primaire et une étape de nitrification et de dénitrification, le concept de cette station d'épuration est classique. Le traitement supplémentaire utilisant du charbon actif en poudre pour réduire la DCO et la coloration de l'effluent final présente un caractère exceptionnel. Le dosage de charbon actif est d’environ 30 g/m³ et celui du sulfate d’alumine, et du polyélectrolyte est d’environ 3 g/m³ pour l’élimination complète des particules de charbon résiduel en suspension. L’eau de rinçage à contre-courant des filtres contenant du charbon actif est utilisée pour alimenter le système par boues activées (ce qui a un effet de stabilisation significatif). La DCO résiduelle est très faible (inférieure à 20 mg/l, avec une moyenne annuelle de 11 mg/l). Les effluents finaux sont incolores.

Figure 4.41 : Station 6 – traitement des effluents d’une usine d’ennoblissement textile

[179, UBA, 2001]

Niveaux d’émission atteints

Le tableau ci-dessous indique les valeurs de l’effluent entrant et sortant et les rapports F/M des six stations d’épuration décrites. Dans certains cas de traitement mixte, les effluents des usines textiles et les eaux usées urbaines sont rejetés vers la station par différents réseaux d’égout. Pour ces stations, les valeurs de l’effluent entrant sont présentées séparément. Dans le cas où les effluents d'usines textiles et les eaux usées urbaines sont déjà mélangées dans l’égout, les valeurs d’alimentation de la station sont indiquées sous le titre "effluent entrant" (eaux usées d'usines textiles).

Les rapports F/M inférieurs à 0,15 kg DBO₅/kg de MVS par jour permettent une nitrification presque complète (concentrations en ammoniaque résiduelle inférieures à 0,5 mg/l).

Le rapport F/M de la station 4 est de 0,2. Cela se traduit par des concentrations d'ammoniaque plus fortes et une efficacité d’élimination de la DBO₅ plus faible.

Paramètres

Unité

Station 1

Station 2

Station 3

Station 4

Station 5

Station 6

valeurs moy. annuelles pour 2000

valeurs moy. annuelles pour 1999

valeurs moy. annuelles pour 2000

valeurs moy. annuelles pour 1998

valeurs moy. annuelles pour 2000

valeurs moy. annuelles pour 2000

Flux total

(m³/j)

8377±1431

47770±24500

6690

25000

2070

38750±16790

Eaux usées urbaines

(m³/j)

4562±2018

4865

Effluent des usines

textiles

(m³/j)

3685±1431

1825

Rapport pollution/

microorganismes (F/M)

kg DBO₅/kg MVS x j

0,1

0,1

1,1 et 0,05

0,2

0,1

0,1

Effluent entrant (eaux usées urbaines)

pH

8±0,4

8,1

DCO

(mg O₂/l)

443±200

336

278±86

DBO₅

(mg O₂/l)

114±50

144

138±49

NH₄-N

(mg N/l)

30±14

31

12,5±4,8

N-org.

(mg N/l)

18±7

15,9

sans objet

P total

(mg P/l)

6±2

6,2

3,7±1,2

Effluent entrant (eaux usées d'usines textiles)

pH

9,2±0,8

8,4±0,4

8,7

sans objet

9 – 9,5

DCO

(mg O₂/l)

791±281

349±129

967

950

1200 - 1500

DBO₅

(mg O₂/l)

157±57

145±49

336

400

400 - 500

NH₄-N

(mg N/l)

2,6±2,0

26±8

5,6

sans objet

11 - 25

N-org

(mg N/l)

19,5±7,0

6±3

9,5

50

30 - 40

P total

(mg P/l)

3.8±1.2

5±2

2,2

sans objet

10 - 25

PVA

(mg/l)

28 - 138

sans objet

53

sans objet

sans objet

Effluent en sortie de station

pH

7,2±0,2

8,2±0,3

7,4

sans objet

7,8 – 8,6

6,8 – 7,5

DCO

(mg O₂/l)

59±16

46±23

54

60 - 110

90 - 110

11±1,3

DBO₅

(mg O₂/l)

3±2

4,4±3,8

3

10 - 40

<5

3±0,7

NH₄-N

(mg N/l)

0,1±0,2

0,2±0,9

0,2

5 - 15

0, - 1,6

0,4±0,3

NO₃-N

(mg N/l)

2,9±1,9

3,6±1,

5,

1 - 10

<2

6,8±1,0

N-org.

(mg N/l)

1,7±0,5

sans objet

sans objet

8 - 15

5 - 10

sans objet

P total

(mg P/l)

0,2±0,2

0,±0,

0,

sans objet

1 - 2.5

0,15±0,015

AOX

(mg Cl/l)

0,06 – 0,08

0,6 – 0,

sans objet

sans objet

<0,04 – 0,15

sans objet

PVA

(mg/l)

0.6 – 7.8

sans objet

3

sans objet

sans objet

sans objet

Coef. abs. (435 nm)

(1/m)

8.3±3

sans objet

2,

0,02

5 - 7

0,42±0,08

Coef. abs. (525 nm)

(1/m)

6.8±2,9

sans objet

0,9

sans objet

1,5 - 5

0,31±0,08

Coef. abs. (620 nm)

(1/m)

2.9±1,4

sans objet

0,9

sans objet

1 – 3,5

0,18±0,05

Efficacité d’élimination

DCO

(%)

90±4

84,4

89

91

92,5

96

DBO₅

(%)

97±2

96,2

98

93,5

99

98

azote

(%)

88±6

88

78

77

82

47

phosphore

(%)

96±3

79

88

sans objet

90

96

Tableau 4.41 : Caractéristiques des paramètres des eaux usées (valeurs à l'entrée et en sortie) pour six stations d’épuration

[179, UBA, 2001]

Applicabilité

Les systèmes de traitement par boues activées à faible rapport F/M s'appliquent aux stations d'épuration des eaux usées du secteur textile, nouvelles et existantes. Ils sont également valables pour les stations d’épuration des eaux usées urbaines recevant un pourcentage faible ou élevé d'effluents d'usines textiles, ainsi que pour des stations d'épuration des eaux usées provenant exclusivement de l'industrie, qui traitent les effluents d'une ou plusieurs usines d'ennoblissement.

L’augmentation du temps de rétention hydraulique ne constitue pas l'unique moyen pour obtenir un faible rapport F/M pour le traitement par boues activées. D'autres méthodes sont possibles, à savoir, par exemple :

·        diminuer la charge entrante par des pré-traitements sur l’effluent global (voir la technique décrite dans la section 4.10.3),

·        réduire la charge entrante par pré-traitement de flux concentrés sélectionnés (voir section 4.10.7),

·        augmenter la biomasse dans le système par boues activées (par bioréacteur à membranes, flottation biologique par exemple).

Interactions

Le traitement par boues activées à faible rapport F/M en tant que tel ne suffit pas à éliminer la quote-part de DCO que représentent les produits chimiques dangereux non biodégradables. Un traitement différent ou supplémentaire est nécessaire pour transférer ou mieux transformer ces substances.

Aspect économique

L’obtention d’un faible rapport F/M par l’augmentation du temps de rétention nécessite des bassins d’aération de grandes dimensions, ce qui implique un investissement plus important. D’une manière générale, la capacité des systèmes par boues activées est inversement proportionnelle au rapport F/M. Nous ne disposons d'aucune information précise sur les coûts d’investissement. Pour augmenter la capacité d'aération, il faut compter une dépense supplémentaire d’environ 0,30 euro/m³.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001]

4.10.2  Traitement des eaux usées en mélange avec recyclage d’environ 60 % d'eau

Description

L’exemple présenté ( [179, UBA, 2001] ) décrit le traitement sur site des effluents globaux du secteur textile avec recyclage partiel.

La figure 4.42 présente le schéma fonctionnel.

Avant traitement, les flux chauds (> 40°C) font l'objet d'une récupération de la chaleur. Ensuite les effluents mixtes sont traités selon les étapes suivantes :

homogénéisation (environ 20 h de capacité de stockage) et neutralisation

traitement par boues activées dans un système spécial, constitué de réacteurs à boucles (teneur en matière sèche dans les réacteurs : environ 35 g/l) et de décanteurs (non représentés dans l'illustration). Dans ce cas, les composants biodégradables sont complètement éliminés (< 5 mg/l). L’efficacité de la biodégradation est améliorée et stabilisée par la poudre de coke de lignite, qui agit comme adsorbant temporaire des composants organiques et de l’oxygène (fonction tampon). De plus, cela permet d'enrichir le système en microorganismes qui se développent sur la poudre de lignite.

phase d’adsorption : adjonction de poudre de coke de lignite (avec une surface effective de 300 m²/g) à un dosage d’environ 0,8 à 1 kg/m³ pour éliminer les colorants et d’autres composants difficilement ou non biodégradables (la teneur en matières sèches dans les réacteurs est d'environ 40 g/l). Après décantation, la poudre de coke de lignite est recyclée dans les adsorbeurs ainsi que dans les réacteurs à boucles à boues activées.

floculation/précipitation et élimination de la boue par flottation : cette étape est nécessaire pour éliminer complètement la poudre de lignite (à défaut, l'élimination serait incomplète en raison de la finesse des particules). Adjonction de sulfate d'alumine et d'un polyélectrolyte anionique en tant que floculants (environ 180 g/m³). De plus, pour éviter le non-respect des restrictions locales concernant la coloration, en particulier le rouge, adjonction d'un floculant cationique organique (qui forme des paires d’ions hydrosolubles avec les sulpho-groupes des colorants).

filtration par un filtre à gravier sur lit fixe pour éliminer les solides en suspension et certains composants organiques.

Ensuite, environ un tiers du flux est déversé dans le milieu naturel. Les deux tiers restants sont d’abord traités dans un filtre à charbon actif pour éliminer toute trace résiduelle de composants organiques, puis dessalés dans une station de traitement par osmose inverse.

Dans l’unité de dessalement par osmose inverse (constituée de dix modules, dont chacun contient 4 éléments en spirale), le perméat est mélangé à de l’eau douce et utilisé pour tous les procédés d’ennoblissement, tandis que le concentré salin est réutilisé pour la préparation de la solution d'eau salée, nécessaire à la teinture en colorants réactifs.

Figure 4.42 : Traitement sur site des effluents mixtes d'usines textiles avec recyclage partiel d'eau

[179, UBA, 2001]

Les eaux usées traitées sont stockées dans un réservoir et traitées à l’ozone (environ 2 g/m³) afin d’éviter toute activité biologique. Les effluents sont incolores et les charges inorganique et organique sont très faibles.

Simultanément avec la boue en excès du système par boues activées, la boue provenant de la flottation fait l'objet d'une déshydratation mécanique (augmentation des matières sèches dans un épaississeur + décanteur) pour être ensuite admise dans un four thermique rotatif (la matière organique y est dégradée et la lignite de coke régénérée) (figure 4.43). La température des effluents gazeux du four s’élève à environ 450°C. Les gaz de combustion sont soumis à une post-combustion (à environ 850°C) et l’énergie calorifique des effluents gazeux à la fin du processus est récupérée par un échangeur de chaleur (la température finale de l’air émis est d’environ 120°C).

Figure 4.43 : Traitement thermique de la boue en excès du système par boues activées et de la boue provenant de la flottation

[179, UBA, 2001]

Principaux avantages environnementaux

Le traitement décrit permet une réduction significative du flux des eaux usées, grâce à un recyclage d’environ 60 % de l'eau traitée. De plus, environ 50 % de sels neutres sont récupérés et réutilisés pour la teinture par épuisement. L'eau non recyclée est rejetée avec une très faible teneur résiduelle en composants organiques.

Applicabilité

La technique décrite s’applique aux effluents d'usines textiles de toute nature. Elle a été testée à l’échelle d’une station pilote (1 m³/h) sur les eaux usées provenant d’usines assurant l'ennoblissement de fils, tissus et tricots, disposant ou non d'un département d'impression [179, UBA, 2001] .

Interactions

Le traitement nécessite une consommation d'énergie importante (principalement pour la station de traitement par osmose inverse).

Usines de référence

A) Unité de traitement et de recyclage des eaux usées chez Schiesser, D-09243 Niederfrohna Allemagne (en service depuis 1995), conçue pour un débit d’eaux usées de 2 500 m³/jour. Cette entreprise produit des tricots en coton et teint pratiquement exclusivement en colorants réactifs. Le débit actuel des effluents est d’environ 1 300 m³/jour. L'usine dispose de deux lignes de traitement par boues activées et par adsorption, dont l'une est en service continu, la deuxième, en secours, sert en cas d'augmentation du débit.

B) Une seconde station d’épuration, en service depuis 1999 chez Palla Creativ Textiltechnik GmbH, D-09356 St. Egidien, Allemagne, est conçue pour un débit de 3 000 m³/jour, avec un taux de recyclage de l'eau de 60 %. Cette entreprise ennoblit principalement des tissus en laine.

Données opérationnelles

Les performances de la station d’épuration de Schiesser figurent dans les tableaux ci-dessous.

Les très faibles valeurs de DCO, DBO₅, COT, des détergents, de la coloration et des métaux lourds dans les effluents traités (voir tableau ci-dessous) démontrent qu’il n’existe aucune restriction pour le recyclage. Cependant, comme déjà cité, un traitement supplémentaire (échange d'ions et osmose inverse) est nécessaire pour éliminer les sels et la dureté (principalement le calcium extrait du coton).

Paramètre

Unité

Effluent entrant

Effluents après filtration, avant adsorption

Flux recyclé après osmose inverse

pH

7,3

7,2

7,0

Conductivité

(mS/cm)

5,9

6,2

0,8

Température

(°C)

26,2

22,9

DCO

(mg O₂/l)

515

20

10

DBO₅

(mg O₂/l)

140

< 0,1

< 0,1

COT

(mg C/l)

135

4,8

3

AOX

(mg Cl/l)

0,56

0,2

Détergents anioniques

(mg/l)

0,02

Détergents cationiques

(mg/l)

0,02

Dureté

(°dH)

2.5

13,6

Ammoniaque

(mg N/l)

0.3

< 0,01

Nitrate

(mg N/l)

2.5

0,9

Total fer

(mg/l)

< 0,01

Total aluminium

(mg/l)

< 0,01

Chlorure

(mg/l)

1750

1.710

Sulfate

(mg/l)

163

188

o-Phosphate

(mg/l)

0,7

< 0,01

Coef. abs. (436 nm)

(1/m)

13

0,04

0

Coef. abs. (525 nm)

(1/m)

16,2

0,04

0

Coef. abs. (620 nm)

(1/m)

24,5

0,04

0

Tableau 4.42 : Caractéristiques des différents flux d’eau (valeurs moyennes) à la station d’épuration de Schiesser, D-Niederfrohna, Allemagne

[179, UBA, 2001]

Concernant la régénération du coke de lignite dans la boue, on obtient les valeurs d’émission suivantes :

Paramètre

Unité

Valeur obtenue

11 vol-% O₂

Matière particulaire totale (poussière)

(mg/Nm³)

9,2

Monoxyde de carbone

(mg/Nm³)

9,3

Carbone organique total

(mg/Nm³)

< 3,0

Composés de chlore inorganique gazeux

(mg/Nm³)

< 1,0

Dioxyde de sulfure

(mg/Nm³)

< 1,4

Oxydes d’azote (NO₂)

(mg/Nm³)

190

PCDD/PCDF

(ng I-TEQ/Nm³)

0,004

Tableau 4.43 : Valeurs d’émission enregistrées : effluents gazeux en sortie de la station de régénération thermique

[179, UBA, 2001]

Le tableau suivant indique la composition des cokes de lignite frais et régénéré. Le coke régénéré a une teneur en carbone légèrement supérieure, mais la teneur en cendres est environ 30 % plus faible, ce qui permet un recyclage sans aucune restriction. Par ailleurs, la distribution granulométrique du coke régénéré est très proche de celle du coke frais.

Paramètre

Coke de lignite frais
(% en poids)

Coke de lignite régénéré
(à 450°C)
(% en poids)

C

88,5

90,5

H

0,4

0,3

N

0,4

0,28

Total Si

0,5

0,59

Cendres

9,0

6,63

Tableau 4.44 : Comparatif des caractéristiques de cokes de lignite frais  et régénéré

[179, UBA, 2001]

Les poussières contenues dans les effluents gazeux suite à la récupération de la chaleur doivent être éliminées comme déchet dangereux. La quantité spécifique est de 5 g/m³ d’effluent traité.

Malgré un équipement en acier inoxydable, la station d'épuration de Schiesser a connu des problèmes de corrosion. Ces problèmes ont toutefois été résolus en remplaçant les tuyauteries d'alimentation par des tuyauteries en plastique et grâce à un revêtement des réacteurs en polyuréthanne.

Depuis l’été 1998, l'installation de traitement par osmose inverse n’est plus en service en raison des frais d’exploitation élevés. En effet, le débit réel étant très inférieur à celui pour lequel l'installation est conçue, l'entreprise n'a pas besoin d'un taux de recyclage de l'eau de 60 %, et un taux de 25 % est suffisant pour le moment.

Pour l'installation chez Palla Creativ Textiltechnik GmbH, nous ne disposons d'aucune donnée.

Aspect économique

Les coûts d’investissement pour une installation de ce type sont très élevés. Pour Schiesser l'investissement s'élevait à 10,1 millions d’euros, dont 2 millions pour la construction du bâtiment, 7,4 millions pour l'équipement technique et 0,7 million pour l'étude et la recherche scientifique. L’installation a été largement subventionnée par les gouvernements fédéral et national, à hauteur d’environ 80 %. Le tableau ci-dessous indique le coût annuel et le coût spécifique rapporté au débit, sans tenir compte des subventions, c’est-à-dire en prenant en compte la totalité du coût d'investissement.

Eléments de coûts

Coût annuel

(euros/an)

Coût spécifique rapporté au débit

(euros/m³)

Coût d’investissement (amortissement annuel de 10 % à un taux d’intérêt de 6,88 %)

876 260

1,46

Coûts du personnel

78 000

0,13

Frais de maintenance

63 000

0,105

Frais d'exploitation

- Coke de lignite

60 000

0,1

- Acide acétique

9 000

0,015

- Polyélectrolyte

6 000

0,01

- Sulfate d'alumine

30 000

0,05

- Floculant organique cationique

15 000

0,025

- Agents mouillants

15 000

0,025

- Produit de nettoyage pour membranes (acide)

3 000

0,005

- Produit de nettoyage pour membranes (alcalin)

3 000

0,005

- Electricité (1,51 kWh/m³)

63 000

0,105

- Gaz naturel pour la régénération du coke

57 000

0,095

- Elimination des poussières provenant de l'épuration des effluents gazeux

1 650

0,0019

Taxe de raccordement au réseau d’assainissement

18 000

0,03

Total

1 297 910

2,16

Retour sur investissement du système de récupération de chaleur

538 200

0,9

Coût total

759 710

1,27

Tableau 4.45 : Coûts d'investissement et frais d'exploitation de la station d’épuration de Schiesser ; les coûts sont calculés pour un débit de 2 500 m³/jour et 600 000 m³/an

[179, UBA, 2001]

Il convient de comparer le coût ramené au m³ d'eau avec le coût alternatif de raccordement pour le rejet des eaux usées à une station d'épuration urbaine.

En outre, la société n’étant autorisée à pomper que 1 000 m³/jour d’eau de la nappe phréatique, elle doit acheter 1 700 m³/jour aux services des eaux, pour couvrir la consommation d'eau selon la configuration de l'installation (2 700 m³/jour). Par conséquent, l'entreprise aurait dû payer 2,90 euros/m³. Ainsi, l'économie réalisée grâce à l'installation est de 1,63 euros/m³, soit près d’un million d’euros par an.

Pour l'installation chez Palla Creativ Textiltechnik GmbH, nous ne disposons d'aucune donnée.

Enjeux

La fourniture limitée d'eau à partir de la nappe phréatique constituait une raison valable pour adopter la technique de recyclage des eaux usées. Le coût d'investissement élevé a pu être accepté grâce aux importantes subventions accordées.

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001]

4.10.3  Traitement biologique associé au traitement physico-chimique des eaux usées

Description

Le traitement par boues activées à un faible rapport F/M (section 4.10.1) permet aussi bien la dégradation des substances facilement biodégradables que celle des substances difficilement biodégradables. Cependant, cette technique ne suffit pas à décomposer ou à éliminer les composants non biodégradables et dans ce cas, des traitements supplémentaires sont nécessaires pour les enlever ou les détruire.

Ces traitements devraient être exécutés de préférence avant le traitement biologique final (voir section 4.10.7), mais dans la pratique, cela n'est réalisé que dans quelques usines.

Dans la plupart des cas, des traitements supplémentaires, comme la floculation/précipitation, la coagulation/adsorption/précipitation et l’ozonation succèdent au traitement par boues activées. Cependant l'ozonation effectuée à la fin du processus de traitements, a surtout pour effet de dégrader les produits chimiques en sous-produits de dégradation intermédiaire, tandis que les autres traitements énumérés ne font que transférer vers les boues les substances qui échappent à la bioélimination.

Le traitement au charbon actif en poudre constitue une autre approche pour améliorer la performance du traitement par boues activées. Elle consiste à combiner les différentes technologies (biologique, physique, chimique), permettant ainsi la biodégradation, l’adsorption et la coagulation simultanées. Le procédé a été introduit au début des années 1970 et industrialisé sous le nom commercial de PACT ou Système PACT®.

Dans le PACT, le charbon actif en poudre et les bactéries sont maintenus dans un procédé de traitement aérobie/anoxie pour l’activité symbiotique [292, US Filter-Zimpro, 2002] .

Dans le Système PACT®, la boue en excès (un mélange de charbon en poudre épuisé et de biomasse) provenant de l’aérateur est régénérée par un traitement hydrothermique (oxydation par voie humide). Il s'agit d'une réaction en phase liquide dans l’eau qui utilise de l’oxygène dissous (ou de l’air) pour oxyder les polluants solubles et les polluants oxydables en suspension. Si l'air constitue la source d’oxygène utilisée, le procédé est appelé "oxydation à l’air humide". La réaction d’oxydation est réalisée à des températures modérées de 150 à 315 °C, et à des pressions de 10 à 207 bars. Le procédé détruit les molécules de grosse taille présentes dans les eaux usées, en les transformant de façon prédominante en dioxyde de carbone, en eau et en acides organiques à chaîne courte, qui sont hautement biodégradables et mieux adaptés au traitement biologique. Ce procédé de régénération permet une réutilisation continue du charbon actif et garantit un haut niveau de traitement des rejets.

La première application du Système PACT® a vu le jour dans l’industrie textile européenne en 1975 (Desso en Belgique). Par la suite, ce procédé a été amélioré par l’intégration d’un traitement de coagulation simultané (ce système s’appelle PACT+, un terme codé, qui désigne une première amélioration).

Une seconde amélioration (appelée PACT++) n'a pu être obtenue que par une modification du procédé par boues activées classique, en y ajoutant une étape de nitrification/dénitrification, suivie d’une filtration des effluents pour retenir les matières en suspension.

Le PACT3+ constitue une autre technique. Ce concept, combinaison de différentes techniques disponibles, vise à améliorer la performance, la flexibilité et l’économie d’échelle du système PACT®.

Dans le PACT3+, le charbon actif est ajouté dans l’aérateur, en même temps que du fer, utilisé comme coagulant pour précipiter le phosphate et augmenter la liaison des colorants dans la boue. La régénération du charbon actif contenu dans les boues s’effectue à basse température (en dessous de 130°C), en présence de peroxyde d’hydrogène (procédé appelé "la peroxydation catalytique par voie humide au charbon actif"). Les substances concentrées ou adsorbées sont détruites par oxydation avancée au peroxyde d’hydrogène, créant ainsi les conditions de la réaction de Fenton (H₂O₂, Fe²⁺, pH 3). Le principe de ce procédé est décrit dans la section 4.10.7. Aussi bien le charbon régénéré que le fer sont recyclés dans le système aérobie.

Dans ce procédé amélioré, l'adjonction d'oxygène (oxygène pur ou de l'air) n'est pas nécessaire, celui-ci étant déjà présent dans la biomasse.

Principaux avantages environnementaux

Les techniques de pré-traitement décrites augmentent la performance du traitement par boues activées.

Les principaux avantages par rapport aux traitements tertiaires successifs effectués après le système biologique sont les suivants :

réduction de la production de boue en excès,

enlèvement et destruction sélectives des substances potentiellement dangereuses (non biodégradables, accumulables, toxiques),

amélioration de la protection du système par boues activées contre les à-coups de charges. En outre, la matière adsorbée étant dégradée, le risque de déplacement des colorants et d'autres substances adsorbées est beaucoup plus faible qu'il ne l'est dans le cas de la post-adsorption (charbon actif en granulés),

les boues générées en excès étant denses, elles peuvent donc être traitées plus facilement par digestion/déshydratation (anaérobie) puis incinération,

minéralisation plus poussée des polluants organiques,

baisse de la consommation d’énergie pour l’aération.

Données opérationnelles

Pour les traitements PACT® et PACT3+, une bonne filtration est très importante pour séparer efficacement la boue de l’effluent traité.

Applicabilité

La technique s’applique aux installations nouvelles ou existantes qui disposent d'un traitement biologique, où les matières en suspension sont intégralement retenues par le système de décantation. Si les MES risquent d'être entraînées dans l'effluent, il convient d'ajouter un microfiltre.

L’adsorbant (charbon actif) et le coagulant peuvent être ajouter à n’importe quel endroit où leur utilisation s’avère être la plus efficace (coût, performance). Il n'est pas obligatoire de les ajouter directement dans l’aérateur ; en effet, le flux à contre-courant provenant de la coagulation, de l’adsorption et de la filtration a pour effet de renvoyer vers le système biologique, l’adsorbant et le coagulant contenant les substances enlevées de l’eau.

La réactivation au peroxyde d’hydrogène permet de réutiliser le charbon et le fer. Cette technique est particulièrement valable pour le pré-traitement d'effluents concentrés chauds (plus ou moins comparable à la technique décrite dans la section 4.10.7, mais plus simple, puisqu'elle ne nécessite aucune injection d’oxygène) pour réactiver les boues générées par les procédés biologique, physique et physico-chimique.

Aspect économique

Les équipements supplémentaires suivants sont nécessaires :

systèmes de dosage du charbon en poudre et du sulfate de fer,

système de dosage du peroxyde,

microfiltration,

réacteur pour réactivation des flux concentrés.

Certains types spéciaux de charbon actif sont connus pour apporter la meilleure performance. Les coûts varient selon le dosage (la réactivation du charbon actif permet de restreindre les dosages à moins de 100 g/m³ de l’effluent mixte).

Le peroxyde d’hydrogène est consommé en quantités stœchiométriques pour transformer les substances concentrées en substances bioéliminables (dans des conditions optimales de pH et de température).

Le fer est ajouté sous forme de sulfate de fer. Il est introduit comme coagulant mais il fait également office de catalyseur, de nutriment et de précipitant des sulfures et phosphates.

Enjeux

Après réexamen critique du procédé PACT, les recommandations PARCOM 94/5 apportent leur soutien à la mise en œuvre du concept PACT3+ comme étant l’une des technologies d'avenir les plus prometteuses (basées sur les procédés d’oxydation avancée, les technologies des années 90).

Usines de référence

Différents procédés PACT sont en place dans le monde entier pour traiter les effluents contenant des colorants.

Dans la ville de Vernon, le Système PACT® est en service depuis 1980 pour le traitement d'effluents d'usines textiles.

Le PACT+ a été mis en œuvre par Desso, qui a également évalué le PACT++ (Nous ne disposons d'aucune information sur les orientations futures).

Le PACT3+ est un concept de combinaison de techniques existantes appliquées.

Références bibliographiques

[314, L. Bettens, 2002] , [292, US Filter-Zimpro, 2002] .

4.10.4  Recyclage des eaux usées de l’industrie textile par traitement membranaire de flux séparés

Description

La technique de filtration sur membrane peut être appliquée selon plusieurs méthodes pour traiter des flux séparés et permettre la récupération et la réutilisation de l’eau au cours du procédé. Ce document présente deux études de cas de filtration sur membrane des effluents provenant d’opérations de teinture. Ces études de cas ne sont néanmoins que des exemples. La filtration sur membrane peut également s'appliquer à d’autres types d’effluents, tels que par exemple, ceux provenant du désencollage (voir section 4.5.1). Il convient également de citer le désencollage enzymatique des tissus encollées avec des amidons et des amidons modifiés. [192, APE du Danemark, 2001] .

Usine A) [179, UBA, 2001]

Cette entreprise produit des tissus, principalement à base de coton. Le procédé comprend les étapes de pré-traitement, de teinture (Pad-Patch à froid), d’impression pigmentaire et d'apprêts (application d'adoucissant ou de résines fluorocarbonées). Les eaux usées proviennent pour la majeure partie des opérations de rinçage.

La figure suivante montre le schéma fonctionnel des traitements appliqués aux flux séparés. Les différentes techniques de filtration sur membrane utilisées sont l’ultrafiltration, la nanofiltration et l’osmose inverse.

Figure 4.44 : Traitement de flux séparés d’eaux usées selon différentes techniques de filtration sur membrane (ultrafiltration, nanofiltration et osmose inverse) – les seuils de coupure sont exprimées en Dalton (D)

[179, UBA, 2001]

Les eaux usées ne sont pas entièrement recyclées. Les eaux usées provenant du pré-traitement (lavage et blanchiment) et des apprêts (bain de foulardage résiduaire) ne sont pas traitées dans l’installation de filtration mais évacuées, après neutralisation, vers la station d’épuration des eaux urbaines.

Afin d’évaluer leur potentiel de réutilisation, les flux de chaque traitement ont été analysés et séparés selon leur aptitude au traitement de filtration sur membrane. Par exemple, on ne peut pas traiter par filtration sur membrane les flux contenant des pâtes pigmentaires, étant donné que les liants entraîneraient un colmatage irréversible du matériel. En outre, le procédé industriel a dû être modifié. Ainsi, par exemple, il a fallu arrêter l’utilisation de silicate de verre soluble pour la teinture selon le procédé Pad-Batch à froid, les silicates provoquant un colmatage des membranes.

La première étape de filtration sur membrane se déroule dans un module d’ultrafiltration à membranes céramiques tubulaires, dont la fonction consiste à enlever toutes les particules et les polymères résiduaires.

Pour la plupart des procédés, on peut recycler 90 % de l’eau entrante. Néanmoins, il faut évaluer précisément la réutilisation de l’eau traitée. Par exemple, c’est de l’eau claire et non de l’eau recyclée que l'on utilise pour la préparation des bains de blanchiment, de teinture et d'apprêts.

Usine B) [192, APE du Danemark, 2001]

Le deuxième exemple concerne également une entreprise d’ennoblissement de tissus en coton. Les mesures portent sur :

la récupération et la réutilisation de bains de teinture et de la première eau de rinçage après teinture en colorants réactifs, par traitement au charbon actif des eaux fortement colorées et salines ; le charbon retient les colorants et autres produits chimiques organiques et produit une eau claire, chaude, contenant du chlorure de sodium et de l’hydroxyde de sodium, qui peut être réutilisée.

la récupération et la réutilisation d’eau de rinçage après teinture par filtration sur membrane (par nanofiltration ou osmose inverse).

Principaux avantages environnementaux

On a constaté une réduction de la consommation d’eau et des rejets d’eaux usées d’environ 60 % dans l’usine A [179, UBA, 2001] . La charge de DCO dans l’effluent évacué vers la station d’épuration des eaux est réduite d’environ 50 %. On retrouve des réductions similaires de consommation d’eau et de rejet de produits chimiques (surtout de sel) dans l’usine du deuxième exemple [192, APE du Danemark, 2001] .

Données opérationnelles

L’usine A a été mise en service fin 1995. Il a fallu solutionner de nombreux problèmes, notamment l’élimination de fibres et de particules (par exemple des poussières générées par le flambage) et l’identification des produits chimiques à l'origine du colmatage des membranes. Au niveau de l’étape d’ultrafiltration, les modules en spirale ont dû être remplacés par des modules tubulaires en céramique, moins sensibles au colmatage.

Voici les données de référence pour les flux de perméats :

ultrafiltration (UF) : 85 à 130 l/m² x h,

nanofiltration (NF) : 12 à 17 l/m² x h,

osmose inverse (OI) : 11 à 17 l/m² x h,

L’usine traite environ 900 m³/semaine d’eau usée (ce qui représente 70 % du volume total d’eau usée) et récupère environ 800 m³/semaine d’une eau propre utilisable pour toutes les opérations de lavage/rinçage.

L’usine travaille en discontinu. Le concentrat subit un traitement physico-chimique dans une installation externe. Aux fins d'optimisation, l'usine projette de traiter le concentrat par évaporation (pour obtenir un taux d’humidité de 15 %) et de l'envoyer ensuite à l’incinération.

Selon le rapport du Danemark, l’expérience de l’usine B était un pilote à 50 % de l'échelle réelle. Un temps de séjour de 2 heures et une capacité de 4 kg de charbon actif par kilogramme de colorant constituaient les paramètres de dimensionnement de l’installation-test au charbon actif de type F400 de Chemviron Carbon. Une installation en grandeur réelle consisterait en deux colonnes connectées en série, à flux réversible, afin d'être en mesure de recharger en charbon actif une fois que la décoloration ne s'effectue plus.

Les essais de teinture ont démontré que la réutilisation de bains de teinture tièdes, salins et décolorés était possible sans effet négatif sur la nuance et la solidité des couleurs de l'étoffe.

Une production moyenne de 25 l/m²h à 25°C et à une pression de 7 à 10 bars constituaient les paramètres de dimensionnement de la filtration sur membrane à éléments en spirale de l’installation pilote. Les éléments sélectionnés utilisés étaient des Duratherm de 50 millièmes de pouce de la société OSMONICS DESAL.

Interactions

La consommation d’énergie semble importante. Pour l’usine A, la consommation d’énergie de l’installation pilote de filtration sur membrane était d'environ 20 kWh/m³ d’eau usée traitée. En outre, le traitement de filtration sur membrane étant une technique de séparation, donc de transfert de pollution, l'élimination finale du concentrat constitue un point crucial.

Il n’existe aucune donnée pour la deuxième étude de cas.

Applicabilité

Cette technique peut s’appliquer à toutes les industries d’ennoblissement textile, sous réserve d'une séparation appropriée des eaux usées et d'une sélection des flux d’eau usée unitaires compatibles avec la filtration sur membrane.

Il convient de vérifier la compatibilité des recettes avec la filtration sur membrane et de les modifier au besoin (voir description ci-dessus).

Dans des usines existantes, des modifications structurelles sont nécessaires pour aménager les réseaux de séparation des eaux usées. Il convient également d'installer des réservoirs supplémentaires (qui nécessitent de l'espace) pour le stockage temporaire.

Pour la réutilisation du sel (usine B), le sel étant déjà dans l’eau dès le départ, il y aura lieu d'appliquer la méthode de teinture dite "all-in". C'est contraire à la méthode habituelle, qui consiste à distribuer le colorant uniformément préalablement à l’ajout de sel. (voir section 2.7.3 "Colorants réactifs").

Aspect économique

L’investissement pour un matériel de filtration sur membrane de 10 m³/h (usine A) est d’environ 1 million d’euros. Si l’on prend en compte le coût d'investissement et les frais d'exploitation (main d’œuvre, énergie, produits chimiques de nettoyage des membranes, maintenance et enlèvement du concentrat), les coûts spécifiques s’élèvent à 4,5 euros/m³ d’eau recyclée (coût d'investissement : 1,3 euros/m³, frais d'exploitation : 3,2 euros /m³) [179, UBA, 2001] .

Pour l’usine B, le retour sur investissement est de 5 ans pour la récupération et la réutilisation des bains de teinture par traitement au charbon actif, et de 8 mois pour le traitement de filtration sur membrane et le recyclage d’eau de rinçage après teinture [192, APE du Danemark, 2001] .

Enjeux

Le prix élevé de l’eau douce et celui de l’évacuation des eaux usées constituent les principaux arguments en faveur de la mise en œuvre.

Usines de référence

De nombreuses usines en Europe appliquent les techniques de filtration sur membrane pour le traitement de flux sélectionnés. Les deux exemples décrits ici concernent :

Usine A: Société van Clewe GmbH & Co.KG, D-46499 Dingden avec un débit configuré à 10 m³/h.

Usine B: Martensens A/S, DK-7330 Brande

Références bibliographiques

[179, UBA, 2001] , [192, APE du Danemark, 2001] .

4.10.5  Traitement et récupération des eaux usées contenant des pâtes pigmentaires

Description

Cette technique se réfère au traitement par filtration sur membrane des eaux usées à teneur en pâtes d’impression pigmentaire avec réutilisation intégrale du perméat.

Dans l’exemple donné ici, les eaux usées proviennent de la cuisine de préparation de la pâte d’impression (principalement des opérations de nettoyage des mélangeurs, tambours, etc.) La pâte pigmentaire contient des pigments de teinture organiques, des épaississants organiques (habituellement des polyacrylates), des liants organiques (copolymérisats), des agents fixateurs (résines organiques), des catalyseurs et des adoucissants.

Le traitement (voir schéma fonctionnel de l'illustration) se compose des étapes suivantes :

coagulation pour désactiver les colorants organiques, les liants et les agents fixateurs (addition de sulfate de chlorure de polyaluminium),

agrégation des particules ainsi formées en présence de bentonite à pH 6,

microfiltration du précipité. Les membranes en polypropylène offrent un seuil de coupure de 0,2 µm. Les matières en suspension du concentrat sont éliminées dans un décanteur tubulaire par dosage d'un floculant.

La boue est envoyée à l'extérieur pour traitement physico-chimique. Il existe un projet de l’envoyer à l’incinération dans un avenir proche. Le perméat est totalement exempt de matières en suspension et peut être réutilisé pour des opérations de nettoyage.

La figure 4.45 montre que, outre les eaux usées du poste de préparation de la pâte pigmentaire, les effluents provenant des épurateurs (traitement des effluents gazeux des trois rames) sont également traités sur l’unité membranaire. Deux modules de microfiltration, constitués chacun de 400 membranes en spirale, constituent le cœur de l'installation.

Figure 4.45 : Plan d’une installation de traitement et de recyclage des eaux usées provenant de la cuisine de préparation de pâte d’impression pigmentaire (l’eau des laveurs d'air est traitée dans la même installation)

[179, UBA, 2001]

Principaux avantages environnementaux

L’eau est recyclée à plus de 90 %. Les composés non biodégradables, tels que les épaississants organiques, liants et agents fixateurs, sont intégralement éliminés et peuvent être ensuite minéralisés par incinération (l’incinération n’est pas encore opérationnelle dans l’exemple donné, mais elle est en projet pour un avenir proche). Il convient de noter, néanmoins, qu'en raison de la présence de chlorures, il existe un risque de production de substances dangereuses (dioxines et furannes) lors de l’incinération de la boue [281, Belgique, 2002] . On dispose aujourd’hui d’incinérateurs catalytiques et à haute température pour éviter ces émissions.

Données opérationnelles

La DCO de l’eau à l’entrée de l’installation de traitement varie entre 4 000 et 10 000 mg/l. La DCO du perméat est d’environ 600 mg/l, ce qui représente un rendement d’élimination d’environ 90 %.

Due à la présence de liants organiques et d’agents fixateurs, la coagulation est délicate à mettre en œuvre et doit faire l'objet d'un contrôle attentif. Si ces composés devenaient complètement inactifs, ils provoqueraient le colmatage de la membrane entraînant peu de temps après le blocage de l’unité de filtration.

La pression de filtration (mirofiltration) est d’environ 1 bar.

Interactions

Le traitement des eaux usées et le recyclage nécessitent de l’énergie [179, UBA, 2001] . Aucune indication ne nous a été communiquée sur les niveaux de consommation.

Applicabilité

Cette technique s'applique aux installations existantes et nouvelles de préparation de pâtes pigmentaires destinées à l'enduction ou à l'impression.

Aspect économique

L’usine décrite, dont le flux est de 2,5 m³/h (comprenant les deux flux d’eaux usées mentionnés) a dû investir 180 000 euros. Les frais d’exploitation, y compris l'enlèvement du concentrat en externe (qui représente la plus grande partie des coûts de fonctionnement) s'élèvent à environ 4 euros/m³.

Enjeux

L’entreprise concernée rejette ses eaux usées vers une station d'épuration des eaux urbaines, qui impose des restrictions sévères pour le flux et la DCO.

Usines de référence

Une installation d'une capacité de 1,25 m³/h est en service depuis 2001 chez van Clewe GmbH, D-46495 Dingden. Elle assure un traitement combiné de l’eau contenant les pâtes d’impression et de l'eau de lavage provenant de l'épuration des effluents gazeux issus des rames (un débit supplémentaire de 1,25 m³/h).

Référence bibliographique

[179, UBA, 2001]

4.10.6  Elimination anaérobie des colorants résiduels des bains de foulardage et des résidus de pâtes d’impression

Les pâtes d’impression et les bains de foulardage pour la teinture à la continu et en semi-continu sont fortement concentrés en colorants (voir section 3.3.3.5.4). Les bains de foulardage résiduels et les pâtes d’impression peuvent être traités dans des digesteurs anaérobies, de préférence par cofermentation avec les boues d’épuration primaires et les boues en excès du traitement biologique. En pratique, ces résidus alimentent des digesteurs anaérobies des stations d’épuration des eaux usées urbaines.

Lors du traitement anaérobie des colorants azoïques, les groupes azoïques (caractéristiques de ce type de colorant) sont irrémédiablement détruits, ce qui provoque la perte de couleur de la molécule de colorant. Néanmoins, la structure aromatique de la molécule restante absorbe encore de la lumière, ce qui explique qu’il reste souvent une légère couleur jaunâtre.

Les produits du clivage solubles dans l’eau (ceux avec des groupes sulfonés) restent dans la phase aqueuse et atteignent le traitement par boues activées à la fois par débordement du digesteur anaérobie et sous forme de filtrats provenant de la déshydratation de la boue. Les dérivés de naphtalène multisubstitués sont difficilement biodégradables et peuvent encore être présents dans l’effluent final. C’est pourquoi, le surnageant doit ensuite être traité dans un système par boues activées.

Principaux avantages environnementaux

Pour les colorants azoïques, les traitements anaérobies permettent d'obtenir une élimination de la coloration de plus de 90 % (définie en tant que réduction des coefficients d’absorption spectrale à des longueurs d’onde de 436, 525 et 620 nm) [179, UBA, 2001] .

D’autre part, avec les pâtes d’impression contenant des épaississants naturels, tels que les alginates ou galactomannanes, la dégradation de ces biopolymères conduit à une conversion en biogaz.

Bien que la quantité des concentrats mentionnés ne représente qu’un faible pourcentage du total des eaux usées rejetées (quelques tonnes seulement par semaine, même pour des usines importantes), il existe des cas pour lesquels la coloration résiduelle totale dans l’effluent provenant des stations d'épuration pourrait être réduite d’environ 50 % de cette manière.

Données opérationnelles

Pour tirer le meilleur profit du traitement anaérobie, cette technique devrait être appliquée en parallèle avec des techniques intégrées au procédé visant à réduire les quantités de résidus de pâte d’impression. En outre, il est préférable de traiter des bains concentrés et donc de séparer à la source les bains de foulardage des autres flux.

Le dosage de pâtes destinées à l'impression en colorants réactifs ne devrait pas dépasser 10 g/kg de boue à cause des effets inhibiteurs possibles sur le processus anaérobie. Des tests en laboratoire pourront aider à définir les effets inhibiteurs.

Les bains de foulardage et les pâtes d’impression contenant des colorants à base de métaux lourds devront être séparés, sauf si la boue générée par le traitement anaérobie est incinérée ou mise en décharge de façon appropriée (voir la Directive 99/31/CE relative à la mise en décharge des déchets).

Interactions

Le clivage réducteur des liaisons azoïques produit des amines aromatiques. Jusqu'à présent, les recherches n’ont pas confirmé la libération potentielle d’amines aromatiques cancérigènes [179, UBA, 2001] (en ce qui concerne "Kolb, 1988"). En outre, le surnageant du traitement anaérobie fait normalement l'objet d'un traitement par boues activées.

Applicabilité

Cette technique peut être appliquée à la fois aux installations neuves et existantes.

Le traitement anaérobie est particulièrement adapté aux colorants azoïques, qui représentent 50 % des colorants aujourd’hui commercialisés.

Néanmoins, il existe d’autres systèmes chromophores qui ne peuvent pas être traités de manière significative. Les colorants de cuve, par exemple, sont réduits à l'état incolore, mais ce processus est réversible.

Les pâtes destinées à l’impression pigmentaire ne peuvent pas être traitées en digesteurs anaérobies, car tous leurs composants sont non biodégradables et les liants polymères risquent de conduire à un colmatage.

En conclusion, même si on atteint pour les colorants azoïques une efficacité de 90 %, le rendement global de cette technique est moyen pour les entreprises utilisant une plus large palette de colorants.

Aspect économique

Le coût connu pour le traitement anaérobie dans les digesteurs anaérobies urbains varie entre 30 et 60 euros/t de bain de foulardage ou de pâte d’impression [179, UBA, 2001] .

Enjeux

La pression concernant la non-conformité aux normes existantes relative à la coloration dans les rejets en sortie des installations de traitement est la principale incitation à la mise en œuvre de cette technique.

Usines de référence

En Allemagne, on traite des pâtes d’impression résiduelles dans les digesteurs anaérobies des stations d’épuration des eaux usées urbaines de Ravensburg, D-Ravensburg et Bändlegrund, D-Weil. Des bains de foulardage résiduels après teinture sont traités dans les digesteurs anaérobies de la station d’épuration des eaux usées urbaine de Heidenheim, D-Heidenheim.

Référence bibliographique 

[179, UBA, 2001]

4.10.7  Traitement par oxydation chimique de flux d'eaux usées, sélectionnés et séparés, non biodégradables

Description

Dans le circuit d’ennoblissement textile, plusieurs procédés génèrent des eaux usées fortement concentrées. Selon l’efficacité des laveuses (consommation d’eau) et la charge en produits d’encollage sur l'étoffe, on peut relever des concentrations en DCO des bains de désencollage allant jusqu’à 20 000 mg/l.

Selon la classe de colorant, il est possible de déceler des concentrations en DCO pour le bain de teinture par épuisement entre 1 000 et 15 000 mg/l. Les concentrations en DCO des bains de foulardage de teinture et d'apprêts ainsi que les résidus de pâtes d’impression sont encore plus élevées.

Les bains de désencollage contenant des produits d’encollage non biodégradables et les bains de teinture épuisés peuvent être traités par oxydation dans un réacteur spécial entre 100 et 130 °C, à une pression d'environ 3 bars (5 bars au maximum). L’agent d’oxydation principal est l’oxygène moléculaire. Le peroxyde d'hydrogène ne fait qu’initier et entretenir la réaction (en produisant 1/5 de l’oxygène réactif). On ajoute du sel de fer (II) comme catalyseur en milieu acide. Avec une DCO de plus de 2 500 mg/l, la réaction est exothermique. Ce procédé est appelé "Procédé thermique de Fenton". La figure ci-dessous représente le réacteur et les conditions de réaction. Pour de plus amples renseignements sur le procédé d'oxydation avancée et la réaction de Fenton, voir la section 14.

Figure 4.46 : Schéma du réacteur du traitement par oxydation catalytique à l’O₂/H₂O₂ de certains flux séparés fortement concentrés; à gauche, illustration du réacteur de Schoeller AG, CH-Sevelen, en service depuis 1996

[179, UBA, 2001]

Principaux avantages environnementaux

Selon le temps de séjour, la température et la pression appliquée ainsi que les propriétés chimiques des composés dans l’effluent à traiter, l'efficacité d'élimination de la DCO varie de 70 à 85 %.

La DCO résiduelle devient facilement biodégradable grâce à la modification des composés lors du processus d’oxydation. L’effluent étant dans la majorité des cas soumis ensuite à un traitement biologique (normalement dans la station d’épuration des eaux usées urbaine), il est possible d'atteindre un rendement très élevé (95 % ou plus). Cette élimination présente une minéralisation réelle, c'est-à-dire une décomposition intégrale des composés organiques. La décoloration est supérieure à 90 %, et les bains de teinture épuisés traités sont pratiquement incolores.

Données opérationnelles

Les eaux usées provenant de divers procédés (à composés et concentrations différents) font l'objet d'un traitement par étape, ce qui permet de réduire les coûts d’exploitation. Comme le traitement réalisé en continu est entièrement automatisé, il nécessite peu de main d'œuvre.

Bien que le recyclage du catalyseur à base de fer soit possible, il n’est pas toujours indispensable. Il peut s’avérer nécessaire, par exemple, dans le cas où on utilise du fer pour l'élimination des phosphates, ou pour faciliter la déshydratation des boues.

Le dosage des produits chimiques destinés au procédé d’oxydation est le suivant (par exemple pour une DCO = 8 500 mg/l) :

13 l de solution de H₂O₂ à 35 %/m³ d’eau usée (1,53 l de solution H₂O₂/m³ et 1 000 mg/l),

35 ml de H₂SO₄ à 30 %/m³ d’eau usée,

120 g de Fe²⁺/m³ d’eau usée.

Interactions

Le fonctionnement du réacteur d’oxydation nécessite de l’électricité, mais la consommation n’est pas significative.

Applicabilité

La technique d’oxydation s'applique à la fois aux installations neuves et existantes.

Il est indispensable de pratiquer une séparation (de préférence automatique) des flux sélectionnés et de disposer des circuits et cuve-tampons nécessaires. L’encombrement d’un réacteur d’oxydation et des réservoirs d’alimentation en produits chimiques n’est pas important, et ne constitue pas une contrainte.

Aspect économique

Le coût d’investissement dans un réacteur d’un débit de 4 à 5 m³/h (comprenant réacteur, système de dosage du peroxyde d’hydrogène et du catalyseur, échangeur de chaleur, commandes automatiques et tuyauteries) est de 230 000 euros. Les frais d’exploitation, y compris le dosage de produits chimiques mentionné plus haut, l’entretien, la main d’œuvre et l’électricité, s'élèvent à environ 3 euros/m³. Il convient de souligner que ce chiffre s'applique au traitement des flux d'eaux usées sélectionnés à forte charge et non à un traitement global d'eaux usées mixtes.

Enjeux

Les difficultés pour être en conformité avec les normes établies par les stations d’épuration des eaux usées urbaines en termes de charge en DCO, de biodégradabilité et de toxicité constituent les principaux enjeux.

Usines de référence

Une installation d'un débit de 4 à 5 m³/h est en service chez Schoeller Textil AG, CH-9475 Sevelen depuis 1996. Une deuxième et une troisième installations sont en construction pour Tintoria di Stabio SA, CH-6855 Stabio et Givaudan Vernier SA, CH-1214 Vernier [179, UBA, 2001] .

Références bibliographiques

[51, OSPAR, 1994] , [179, UBA, 2001]

4.10.8  Traitement des eaux usées par coagulation/floculation et incinération de la boue en résultant

Description

Depuis plus de 100 ans, on pratique le traitement des eaux usées de l'industrie textile par coagulation/floculation, pour réduire la charge organique et, en particulier, la coloration. Il existe néanmoins aujourd’hui des techniques qui minimisent la quantité de boue générée tout en réduisant les effets négatifs, associés à son élimination.

Au lieu de les mettre en décharge, on peut aujourd’hui incinérer les boues grâce à une technologie de pointe.

Dans les installations récentes, on sépare les boues de la phase aqueuse, soit par décantation, soit par flottation à l’air dissous. Les coagulants sont spécifiquement sélectionnés pour optimiser l'élimination de la DCO et de la coloration, et pour réduire la formation de boue. Dans la plupart des cas, on obtiendra les meilleurs résultats avec une combinaison de sulfate d’aluminium, d'un floculant organique cationique et de très faibles quantités d’un polyélectrolyte anionique.

Bien qu’à forte concentration (>500 mg/l) les sulfates deviennent agressifs pour le béton, l’utilisation de sulfate est préférable au chlorure. Les sulfates sont plus facilement éliminés de l’eau que les chlorures. En outre, l’utilisation de sulfate évite d’introduire des chlorures dans les eaux usées et dans la boue à incinérer [281, Belgique, 2002] .

Le sulfate de fer est tout aussi efficace pour l’élimination de la DCO et il peut également être envisagé comme coagulant (par exemple, il est particulièrement efficace pour éliminer les acrylates et d’autres substances des eaux usées après impression pigmentaire). Bien que l’introduction de fer présente des avantages (le fer est à l'origine de l’activation de procédés d'oxydoréduction, il peut être recyclé, etc.), celui-ci forme des complexes colorés qui restent dans la solution et lui donnent une légère coloration jaunâtre/brunâtre [281, Belgique, 2002] .

Principaux avantages environnementaux

L’élimination de la DCO est d’environ 40 à 50 %. Si l’effluent est très riche en composés insolubles dans l’eau (par exemple dans les eaux usées provenant d’ateliers d’impression pigmentaire), l’élimination de la DCO est plus élevée. La décoloration est supérieure à 90 %.

La boue est intégralement minéralisée dans une usine d’incinération.

Données opérationnelles

Avant coagulation/floculation, les eaux usées du secteur textile sont homogénéisées. Néanmoins, le temps d'homogénéisation peut être plus court (environ 12 h) que celui d'un traitement biologique. Les fibres sont éliminées par un filtre de type tamiseur.

Ci-après le dosage approximatif de produits (par exemple pour un effluent mixte, dont la DCO est d’environ 1 000 mg/l) :

sulfate d’aluminium : 400 à 600 mg/l,

floculant organique cationique : 50 à 200 mg/l,

polyélectrolyte anionique : 1 à 2 mg/l.

La quantité de boue générée est d'environ 0,7 à 1 kg de matière sèche/m³ d’eau usée traitée. Habituellement, la boue fait l'objet d'une déshydratation mécanique par filtre presse en chambres pour obtenir une teneur en matière sèche d’environ 35 à 40 % (ainsi 3 kg de boue sont produits pour l'élimination de 0,5 kg de DCO).

Interactions

Une quantité considérable de composés organiques est transférée de la phase aqueuse vers la boue. Néanmoins, la boue est incinérée et donc minéralisée.

La déshydratation, le transport et l’incinération des boues sont des postes de consommation d’énergie.

Applicabilité

Cette technique s'applique à la fois aux installations neuves et existantes.

4.10.9  Techniques de réduction des émissions dans l’air

Description

Pour l'ennoblissement textile, il est possible de faire appel aux techniques de traitement des effluents gazeux suivantes :

techniques d’oxydation (oxydation thermique, oxydation catalytique),

techniques de condensation (par exemple les échangeurs de chaleur),

techniques d’absorption (par exemple les épurateurs par lavage des gaz),

techniques de séparation des matières particulaires (par exemple les dépoussiéreurs électrostatiques, cyclones, filtres en tissu),

techniques d’adsorption (par exemple l'adsorption sur charbon actif).

La description et les performances de ces techniques sont traitées en détail dans un autre BREF ( [196, EIPPCB, 2001] ). Selon les types de flux d’air et de polluants à traiter, on utilisera l’une ou l’autre technique seule, ou plusieurs techniques combinées. Les systèmes utilisés sont les suivants :

épurateurs par lavage (laveur),

épurateurs par lavage associés à la précipitation électrostatique,

combinaison d'un échangeur thermique, d'un laveur à eau et de la précipitation électrostatique,

échangeur de chaleur (utilisé principalement pour économiser l’énergie, mais on obtient également une condensation partielle de certains polluants),

adsorption sur charbon actif.

Principaux avantages environnementaux

La réduction des composés organiques volatils (COV), des particules et poussières, des substances toxiques spécifiques présents dans l’effluent gazeux, ainsi que la réduction des nuisances olfactives sont les principaux avantages environnementaux.    

Données opérationnelles

Afin d’obtenir une haute fiabilité d’exploitation, le réglage précis des conditions de service et une maintenance appropriée des équipements sont essentiels (dans certains cas une inspection et un nettoyage hebdomadaires des appareils) [179, UBA, 2001] .

Interactions

Il convient de noter les besoins énergétiques importants et les grandes quantités de CO₂ résultant des oxydations thermique et catalytique (effet de serre). Toutefois, on peut considérer que cet inconvénient est compensé par l'avantage de l'élimination de composés organiques [179, UBA, 2001] .

Dans les laveurs, les polluants sont transférés de l’effluent gazeux vers les eaux usées, ce qui nécessite un traitement efficace de ces eaux (par exemple au moyen de séparateurs huile/eau, d'un traitement biologique des eaux usées).

Applicabilité

Il est possible d'équiper aussi bien les installations neuves que les installations existantes d'un système d'épuration des effluents gazeux. Toutefois, si des machines existantes doivent faire l'objet d'une modification, l’applicabilité peut être limitée par des facteurs d'ordre économique, technique et logistique.

Dans chaque cas, une solution sur-mesure devra être développée pour l'installation d'un système d'épuration, en faisant appel aux techniques ci-dessus mentionnées. En règle générale, cependant, il conviendra de garder à l'esprit les réflexions ci-après sur l'applicabilité des différentes techniques de réduction des émissions.

Techniques d’oxydation

L'oxydation thermique présente l'inconvénient d'une forte consommation d’énergie, nécessaire pour porter l’effluent gazeux à une température de 750°C au minimum. Après oxydation, la température de l’effluent gazeux est d'environ 200°C à 450°C. L’industrie textile n'ayant aucun besoin d'une telle quantité d’énergie thermique, la plus grande partie sera donc gaspillée.

Le couple débit/concentration des effluents gazeux issus de l'ennoblissement textile constitue un autre problème. Dans l’industrie textile, la plupart des émissions à traiter se caractérisent par des flux d’effluent gazeux importants, mais dont la charge est relativement faible.

En outre, les caractéristiques des effluents gazeux sont souvent sujettes à variations, ce qui gêne la bonne oxydation.

En oxydation catalytique, les composés phosphorés, les halogènes, les silicones et les métaux lourds peuvent être des poisons du catalyseur. Ces composés étant assez courants dans l’industrie textile, l'utilisation de l'oxydation catalytique dans ce secteur doit faire l'objet d'une attention particulière.

L’oxydation catalytique avec récupération totale de la chaleur est appliquée dans certaines usines pour le traitement des effluents gazeux résultant d’opérations de flambage (voir section 2.6.1.1). En sortie du brûleur catalytique de post-combustion, le gaz chaud passe à travers un échangeur de chaleur air/eau : l’eau chaude générée par le processus de refroidissement est utilisée pour le pré-traitement, et le gaz (avec sa teneur en chaleur résiduelle) est en plus utilisé au cours de l'étape de séchage qui suit le pré-traitement [281, Belgique, 2002] .

Techniques de condensation

Elimination des polluants hautement volatils qui, dans la plupart des cas, sont des substances fortement odorantes.

Techniques d’absorption

Dans le secteur de l'ennoblissement textile, l’efficacité des épurateurs dépend pour beaucoup des paramètres spécifiques au procédé. L’efficacité normale se situe dans une fourchette de 40 à 60 %. L’applicabilité sur les polluants insolubles dans l’eau est limitée.

Condensation électrostatique

Les séparateurs électrostatiques sont capables de précipiter les poussières et les aérosols d'une granulométrie de 0,01 à 20 µm. L’efficacité maximale étant obtenue aux alentours de 0,1 µm à 1,5 µm, les fabricants préconisent l’installation d’un filtre mécanique en amont du filtre électrostatique pour précipiter les particules d'une granulométrie supérieure à 20 µm.

L’efficacité des séparateurs électrostatiques pour les particules et les polluants liquides se situe dans une fourchette de 90 à 95 %. Les polluants gazeux et les substances odorantes ne peuvent pas être précipités. Pour obtenir la meilleure efficacité globale, il est donc important d’éliminer en amont du séparateur électrostatique, la majeure partie des substances condensables, émises sous forme d’aérosols, ce qui peut être obtenu grâce à des échangeurs de chaleur ou des laveurs.

La précipitation électrostatique, associée aux échangeurs de chaleur ou aux laveurs, sera couronnée de succès pour traiter les rejets gazeux des rames qui assurent la thermofixation des étoffes.

La combinaison de séparateurs électrostatiques et d'échangeurs de chaleur (électrofiltration à sec) se révèle particulièrement avantageuse si cette opération constitue la première étape du traitement avant lavage. Les huiles et agents de préparation présents sur l'étoffe écrue s’évaporent en dégageant une fumée dense, accompagnée d’émissions d’odeurs. Cet effluent gazeux peut être traité en quatre étapes :

1)      filtration mécanique,

2)      refroidissement et condensation (les composés condensables en suspension sont séparés sous forme de gouttelettes, avec récupération de l’énergie thermique),

3)      ionisation/ électrofiltration,

4)      collecte des condensats et séparation de la phase huileuse de la phase aqueuse dans un décanteur statique.

La séparation des condensats huileux (huiles minérales, huiles de silicones, etc.) ainsi recueillis et récupérés (via un laveur, par exemple) au lieu d'être entraînés dans les eaux usées, constitue un des avantages de ce système d’électrofiltration à sec, la récupération d’énergie étant l'autre avantage de cette technique. L’énergie récupérée (35 à 40 % de la quantité fournie) peut servir à préchauffer l’air frais amené vers la rame ou chauffer l’eau de process.

Aspect économique

Il convient de prendre en compte les frais d’installation et d’exploitation, en particulier les coûts de maintenance du matériel et de l’énergie. Des renseignements détaillés sur les coûts figurent dans un autre BREF ( [196, EIPPCB, 2001] ). Parmi les techniques susmentionnées, les techniques d’oxydation présentent de loin les coûts d’investissement et d’exploitation les plus importants.

Nous avons pu obtenir pour ce document une information spécifique sur l’électrofiltration à sec (la combinaison d'échangeurs thermiques et de séparateurs électrostatiques). Le coût d'investissement pour une unité de 10 000 m³/h est de 70 000 euros, le retour sur investissement étant inférieur à 3 ans [44, Comm., 2000] .

Enjeux

La nécessite d'être en conformité avec les normes fixées par la législation environnementale en matière de pollution de l'air et l'amélioration des performances environnementales quant aux nuisances olfactives sont les principales incitations.

Usines de référence

De nombreuses installations, avec une prédominance des systèmes basés sur les échangeurs thermiques, les laveurs et les séparateurs électrostatiques [179, UBA, 2001] .

Bibliographies de référence

[179, UBA, 2001] , [281, Belgique, 2002] , [44, Comm., 2000] .

4.10.10  Traitement des eaux usées générées par les installations de lavage de la laine

Description

Le rapport INTERLAINE décrit les différents choix de gestion des eaux usées provenant des installations de lavage de la laine. Il est évident que toutes les options ne peuvent être considérées comme étant des Meilleures Technologies Disponibles (MTD). Il est néanmoins utile de débattre des performances environnementales et des implications économiques inhérentes à chacun des scénarii suivants :

A.     Traitement externe dans une station d’épuration des eaux usées urbaine. Cela consiste à dégriller l’effluent pour éliminer les déchets grossiers (>3 mm), éventuellement à le refroidir et/ou à ajuster son pH selon les exigences de la station d'épuration avant son rejet à l'égout.

B.     Traitement dans un circuit fermé intégré d’élimination des impuretés et de récupération des graisses avant rejet à l'égout urbain, en supposant que le circuit d’élimination des impuretés et de récupération des graisses, installé par l’entreprise assure une récupération de 25% de graisses et une élimination de 50 % des impuretés, ainsi que de 10 % de graisses supplémentaires sous forme de boue.

C.     Traitement par coagulation/floculation avant rejet au réseau d'eaux usées urbain. Cette technique implique que l'entreprise dans le cas d'une usine de petite capacité opte, en sortie d’usine, pour l’installation d’un système de traitement par coagulation/floculation sur site, plutôt que pour l'installation d'un circuit d’élimination des impuretés et de récupération des graisses. Après traitement, l'effluent est rejeté au réseau urbain.

D.     Traitement dans un circuit intégré d’élimination des impuretés et de récupération des graisses, suivi d'une coagulation/floculation avant rejet au réseau d'eaux usées urbain (B+C).

E.      Traitement par évaporation. Cette technique consiste à évaporer l’effluent, à recycler le condensat, si possible, et à éliminer le concentrat ou la boue résiduelle. Certaines des usines analysées au cours de l'enquête disposant d'évaporateurs ne recyclent pas le condensat. Il est peut-être significatif de noter que les deux usines analysées pendant l'enquête, qui recyclent le condensat, utilisent toutes les deux un traitement biologique en plus de l’évaporation à l'intérieur du circuit de recyclage de l’effluent. L’une des usines applique le lagunage anaérobie avant évaporation, l’autre utilisant un bioréacteur à court temps de séjour après évaporation. Il est possible que les traitements biologiques détruisent les composés responsables des odeurs.

F.      Traitement dans un circuit intégré d’élimination des impuretés et de récupération des graisses associé à l’évaporation (B+E).

G.     Traitement biologique (Aucune information ne nous a été communiquée sur cette technique).

Niveaux d’émission obtenus

La performance environnementale des techniques préconisées a été estimée sur la base des hypothèses suivantes :

Pour la laine brute grossière : 315 g/kg de DCO avec 50 g/kg de graisses et 150 g/kg d'impuretés.

Pour la laine brute de qualité fine : 556 g/kg de DCO avec 130 g/kg de graisses et 150 g/kg d'impuretés.

L’effluent non traité contient 95 % de la DCO et des impuretés provenant des fibres.

La station d'épuration des eaux usées élimine 80 % de la DCO à l'entrée.

Le circuit d’élimination des impuretés et de récupération des graisses récupère 25 % des graisses et élimine 50 % des impuretés. On suppose que 10 % de graisses supplémentaires sont éliminés de l’effluent sous forme de boues, avant rejet à l'égout. Pour les lignes de lavage équipées d’un circuit d’élimination des impuretés et de récupération des graisses, l’hypothèse de la consommation d’eau nette est de 6 l/kg de laine brute, mais des niveaux de 2 à 4 l/kg sont possibles.

Le traitement de coagulation/floculation élimine 89 % des graisses et 86 % des matières en suspension dans l'effluent.

En l’absence d'un circuit d’élimination des impuretés et de récupération des graisses, le volume de l'effluent généré est supposé être de 13 l/kg de laine brute.

L’évaporation n’élimine pas entièrement les polluants. On suppose donc que l’évaporateur élimine 99,3 % des graisses et 99,9 % des matières en suspension. Lors d'essais d'élimination des ectoparasiticides réalisés dans une usine, les résultats ci-après ont été obtenus : 96,5 % de pesticides organochlorés, 71,5 % d'organosphosphorés et 100 % de pyréthroïdes synthétiques. L’eau de l’évaporateur peut être recyclée. En effet, la DCO résiduelle (200 à 900 mg/l) et les matières en suspension (20 à 40 mg/l) ne posent aucun problème pour ajouter l'eau récupérée dans les bacs de rinçage de la laveuse (puisque même dans le bac du dernier rinçage le niveau de polluants était supérieur à ce résultat). En revanche, le recyclage exige un processus de traitement supplémentaire afin d’éviter que l’ammoniaque et les composés odorants ne soient réentraînés dans la laveuse. Les économies d’eau possibles par recyclage du condensat ne sont pas prises en compte dans les tableaux ci-dessous.

Les résultats des calculs figurent dans les tableaux 4.46 et 4.47 respectivement pour la laine grossière et la laine de qualité fine.

Laine grossière

Unité/t de laine brute

Evacua-tion vers le réseau urbain

Circuit impuretés /graisses

Floculat.

Circuit impuretés / graisses + floculat.

Evaporat.

Circuit impuretés/graisses + évaporat.

A

B

C

D

E

F

Consommation nette d'eau (m³)

13

6 ⁽¹⁾

13

6 ⁽¹⁾

13

6

DCO provenant de l’usine (kg)

299

203 ⁽³⁾

93 ⁽⁴⁾

81

3,2

2,7

DCO rejetée dans l'environnement (kg)

60

41

19

16

0,6

0,5

Boue à éliminer⁽²⁾

-          du circuit de recyclage (kg)

-          de la floculation (kg)

-          de l'évaporation (kg)

152

329

152

186

378

152

212

Source : [187, INTERLAINE, 1999]

(1)     2 à 4 l/kg sont possibles

(2)     Poids à l'état humide (50 % du poids sec)

(3)     L’élimination de 35 % des graisses et 50 % des impuretés dans le circuit fait abaisser la DCO de 315 kg/t dans la laine à l'entrée à 203 kg/t dans l’effluent

(4)     L’élimination de 89 % des graisses et 86 % des impuretés fait abaisser la DCO de 315 kg/t dans la laine à l'entrée à 93 kg/t dans l’effluent

Tableau 4.46 : Techniques de traitement des eaux usées : performance environnementale – laine grossière

Laine de qualité fine

Unité/t de laine brute

Evacuation vers le réseau

Circuit impuretés / graisses

Floculat.

Circuit impuretés / graisses + floculat.

Evaporat.

Circuit impuretés /graisses + évaporat.

A

B

C

D

E

F

Consommation nette d'eau (m³)

12

6 ⁽¹⁾

12

6 ⁽¹⁾

12

6 ⁽¹⁾

DCO provenant de l’usine (kg)

529

352

118

97,4

4,8

3,7

DCO rejetée dans l'environnement (kg)

106

71

24

19,5

1,0

0,7

Boue à éliminer ⁽²⁾

-          du circuit de recyclage (kg)

-          de la floculation (kg)

-          de l'évaporation (kg)

167

464

167

287

529

167

326

Source : [187, INTERLAINE, 1999]

(1) 2 à 4 l/kg sont possibles

(2) poids à l'état humide (50 % du poids à l'état sec)

Tableau 4.47 : Techniques de traitement des eaux usées : performance environnementale – laine de qualité fine

Aucune information précise ne nous a été communiquée sur le traitement biologique des effluents. Il existe des laveurs de laine en Europe qui utilisent les traitements biologiques comme principale méthode de traitement des effluents. Le traitement biologique est particulièrement populaire parmi les laveurs de laine italiens. Une PMI italienne traite ses effluents par une succession de traitements, à savoir le traitement anaérobie biologique, le traitement par floculation et le traitement aérobie biologique prolongé (la durée du traitement biologique est d’environ 7 jours). Selon ses dires, l'effluent rejeté à l'égout ne contiendrait que 650 mg/l de DCO. Une autre usine italienne fait appel à un procédé anaérobie de 3 jours, suivi d'un traitement par coagulation/floculation (FeCl₃) pour produire un effluent contenant 1 000 à 1 200 mg/l de DCO qui, là aussi, est rejeté à l'égout [187, INTERLAINE, 1999] .

Plusieurs usines australiennes, situées à l'écart de tout, utilisent le lagunage anaérobie/aérobie pour le traitement des effluents, mais il est peu probable qu’une usine européenne dispose de l’espace nécessaire pour un tel procédé, sans parler de l'absence de voisins qui ne risquent pas d'être gênés par les odeurs qu'il génère. [187, INTERLAINE, 1999] .

Données opérationnelles

Le concentrat ou la boue provenant de l’évaporation contient, outre les impuretés et la graisse, du suint. Les boues d’épuration provenant de la coagulation/floculation ne contiennent que des impuretés et de la graisse, étant donné que le suint est hautement soluble dans l’eau et n’est pas floculé. La présence de suint (principalement des sels de potassium) dans la boue provenant de l’évaporation altère apparemment ses propriétés physiques. La boue floculée est pelletable et, selon le taux d’humidité, varie en consistance entre une matière proche de la terre humide, et de la boue semi-liquide. Le condensat de l'évaporateur, en revanche, peut être liquide à des températures relativement hautes, et solide à température ambiante. Il semble que les sels présents se comportent comme un flux aux températures qui dominent dans l’évaporateur, ce qui rend la boue plus difficile à manipuler et à évacuer.

Selon des rapports, la boue aurait été transportée par camion sous forme d'un liquide dans une citerne chauffée pour son évacuation vers une décharge pour les liquides chauds ( [187, INTERLAINE, 1999] ). Cependant, la mise en place de la directive relative à la mise en décharge des déchets (Directive du Conseil 1999/31/CE) exigeait la fin de la mise en décharge de liquides (et autres déchets problématiques) pour juillet 2001. D’autres solutions devront être trouvées, parmi lesquelles : l’incinération, le pré-traitement pour l'obtention d'une boue sous une forme solide acceptable avant mise en décharge (par exemple par compostage, voir section 4.10.11), ou compostage et épandage (voir section 4.10.11), ou dans d’autres procédés, tels que la fabrication de briques (voir section 4.10.12).

Interactions

Les solutions dans lesquelles le traitement de l’effluent est effectué sur site ou en externe dans une station d'épuration des eaux usées urbaine, sans circuit d’élimination des impuretés et de récupération des graisses, correspondent au simple transfert de la charge organique de la phase aqueuse vers la boue.

Le processus d'évaporation nécessite à la fois de l'énergie mécanique et de l'énergie thermique. Néanmoins, l’énergie mécanique n’est pas très élevée et la plus grande partie de l’énergie thermique sera récupérée par un évaporateur de bonne conception [187, INTERLAINE, 1999] .

Applicabilité

Exception faite du choix A (traitement dans une station d'épuration des eaux usées urbaine à l'extérieur), qui ne sera applicable que dans les cas où le rejet de l’effluent ne causera aucun dommage environnemental au système d’épuration (cas d’une petite entreprise de lavage de laine rejetant l’effluent dans une grande station d’épuration), toutes les autres options sont adaptées à toutes les usines de lavage de laine.

Aspect économique

Les aspects économiques de chacune des options préconisées ont fait l'objet d'une analyse détaillée (INTERLAINE, 1999 N° 187]). Les tableaux 4.49 et 4.50 résument les informations concernant une usine de lavage de petite capacité (3 500 tonnes/an) et une usine de taille moyenne (15 000 tonnes/an), qui lavent de la laine grossière. Chez les laveurs de laine de qualité fine, les résultats obtenus sont similaires, excepté la teneur en graisses qui est supérieure pour la laine de qualité fine : cela se traduit par des frais d'exploitation négatifs sur site (économies) pour tous les choix comprenant la récupération des graisses. Les économies d’échelle ne devraient pas augmenter beaucoup pour les usines d'une production supérieure à 15 000 tonnes/an.

Les coûts d’investissement pour l’installation de circuits d'élimination des impuretés et de récupération des graisses utilisés selon les tableaux ci-dessous sont de 412 500 euros pour l'usine de petite taille et de 825 000 euros pour l'usine de taille moyenne. Les circuits des usines plus importantes traitent un flux beaucoup plus important et les frais d'exploitation sont estimés être réalistes. Le coût d'investissement pour des installations de traitement par floculation dans les usines plus grandes se situerait aux alentours de 275 000 euros, et il est peu probable que le coût d'une installation d'une capacité inférieure sera beaucoup moins élevé.

Les coûts d’investissement pour les évaporateurs sont quelque peu plus hypothétiques. L’hypothèse est la suivante : capacité 21 000 m³/an, coût 1,2 million d’euros; capacité 45 500 m³/an, coût 1,8 million d’euros ; capacité 60 000 m³/an, coût 2,4 millions d’euros ; capacité 90 000 m³/an, coût 3 millions d’euros; capacité 120 000 m³/an, coût 3,6 millions d’euros.

Les coûts d’exploitation sur site s'entendent nets à la vente des graisses, d’où des prix de revient négatifs dans quelques cas pour lesquels des circuits de récupération de graisse ont été installés. Les calculs sont basés sur les prix de revient unitaires ci-après :

Prix de revient unitaires sur site

Euros

Eau

0,68/m³

Energie thermique

0,51/m³

Produits chimiques de process

-          Détergent

-          Soude

1 400/t

268/t

Graisses ⁽¹⁾

380/t

Frais d'exploitation, circuit d'élimination des impuretés/récupération des graisses

-          Electricité

-          Main d'œuvre

-          Maintenance

0,56/m³

18 000/an

45 000/an

Frais d'exploitation, traitement par floculation

-          Produits chimiques

-          Electricité

-          Main d'œuvre

-          Maintenance

2,74/m³

0,28/m³

12 000/an

22 500/an

Frais d'exploitation, traitement par évaporation

-          Electricité

-          Main d'œuvre

-          Maintenance

1,82/m³

18 000/m³

65 000/m³

Boue (50 % poids à sec) frais d'enlèvement    

-          Boue provenant de la floculation et du circuit d'élimination des impuretés/récupération des graisses

-          Concentrat en sortie de l’évaporateur

41/t

95/t

Source : [187, INTERLAINE, 1999]

⁽¹⁾   Le prix des graisses récupérées est très variable : dans la section 4.4.1 un prix de 2 euros/kg (communication personnelle de Monsieur I.M. Russell) a servi de base aux calculs

Tableau 4.48 : Prix de revient unitaires dans le traitement des eaux du lavage de la laine

Les frais d'enlèvement de la boue sont ceux en vigueur au Royaume-Uni pour la mise en décharge (41 euros/t pour la boue humide provenant du traitement par floculation et de l'installation d'élimination des impuretés et de récupération des graisses et 95 euros/t pour le concentrat généré par l'évaporateur). Ils s'entendent taxe de décharge (15 euros la tonne) et frais de transport inclus.

Les coûts d’enlèvement de la boue ne tiennent compte d'aucun changement consécutif à l’introduction de la directive relative à la mise en décharge des déchets. 

Les coûts pour l'évacuation de l’effluent sont également basés sur les prix pratiqués au Royaume-Uni (calculés selon l'équation empirique de résistance de Modgen). Ils sont sensés refléter la totalité des coûts économiques. [187, INTERLAINE, 1999] .

Elément du prix de revient

Technique de traitement de l’effluent

Rejet au réseau d'eaux usées urbain

Circuit impuretés / graisses

Floculation

Circuit impuretés /
graisses et floculation

Evapora-

tion

Circuit impuretés / graisses et évaporation

Coûts unitaires : en euros

Coût d'investissement initial

0

412 500

250 000

662 500

1 812 500

1 612 500

Coût d'investissement annuel

0

41 250

25 000

66 250

181 250

161 250

Frais d'exploitation annuels sur site

0

17 304

166 072

115 224

139 972

118 524

Coût annuel d’enlèvement de la boue (50 % poids à sec)

0

21 812

47 305

48 498

125 845

92 576

Coût annuel d’évacuation de l’effluent

694 515

413 775

181 982

133 450

28 881

14 900

Coût total annuel

694 515

494 121

420.359

363 422

475 948

387 250

Coût /tonne de laine

198

141

120

104

136

111

VAN de la marge brute d'autofinancement sur 10 ans (a)

6,1

4,4

3,7

3,3

4,4

3,6

Source : [187, INTERLAINE, 1999]

(a) Valeur Actualisée Nette de la marge brute d'autofinancement sur 10 ans à un taux d’intérêt de 3 % en millions.

Tableau 4.49 : Coûts selon le choix du traitement de l’effluent pour une usine de lavage de laine produisant 3 500 t/an de laine grossière

Elément du prix de revient

Technique de traitement de l’effluent

Rejet au réseau d'eaux usées urbain

Circuit impuretés / graisses

Floculation

Circuit impuretés /
graisses et
floculation

Evaporat.

Circuit impuretés /
graisses et évaporation

Coût Unitaire : en euros

Coût d'investissement initial

0

825 500

275 000

1 075 000

3 625 000

3 225 000

Coût d'investissement annuel

0

82 500

27 500

107 500

362 500

322 500

Frais d'exploitation annuels sur site

0

(315 615)

300 480

(99 915)

204 980

(123 415)

Coût annuel d’enlèvement de la boue (50 % poids à sec)

0

102 828

285 932

279 953

754 418

567 415

Coût annuel d’évacuation de l’effluent

4 203 305

2 559 983

876 175

644 386

92 852

53 648

Coût total annuel

4 203 305

2 429 696

1 490 086

931 564

1 414 749

820 148

Coût/tonne de laine

280

162

99

62

94

55

VAN de la marge brute d'autofinancement sur 10 ans (a)

36,9

21,4

13,1

8,3

12,9

7,6

Source : [187, INTERLAINE, 1999]

(a) Valeur Actualisée Nette de la marge brute d'autofinancement sur 10 ans à un taux d’intérêt de 3 % en millions.

Tableau 4.50 : Coûts selon le choix du traitement de l’effluent pour une usine de lavage de laine produisant 15 000 t/an de laine grossière

Pour les usines de lavage de laine grossière de petite taille, l’installation d’un circuit d'élimination des impuretés et de récupération des graisses et d’une unité de floculation semble le meilleur choix d’un point de vue économique. Le temps de retour sur investissement est court (comparé au rejet au réseau urbain d'eaux usées) et le coût total pour cette option sur 10 ans, est le moins élevé, la valeur actualisée nette de la marge brute d'autofinancement sur 10 ans étant également la plus faible.

La performance environnementale d’une installation d’évaporation est de loin supérieure à celle d’une installation de floculation. Néanmoins, le coût initial de l’installation d’évaporation est beaucoup plus élevé et le retour sur investissement (comparé au rejet au réseau urbain d'eaux usées) est supérieur à 4 / 5 ans.

L'évaluation des coûts illustre clairement l'importance de la mise en place d'une installation d’élimination des impuretés et de récupération des graisses, même pour cette usine de petite taille, qui assure le traitement d'une laine à faible teneur en graisse. Utilisée en combinaison avec un évaporateur, les dépenses d'investissement pour cette installation sont réduites, puisqu'il est possible d'utiliser un évaporateur d'une capacité moindre.

Pour les PMI, sur 10 ans, l’évaporation est d'un coût légèrement moins élevé que la floculation pour une performance environnementale supérieure. Là aussi, l’utilisation d’un circuit d’élimination des impuretés et de récupération de graisses permet d’installer un évaporateur d'une capacité inférieure, ce qui réduit l'investissement

L’utilisation d’un circuit d’élimination des impuretés et de récupération des graisses permet de réduire les frais d'exploitation grâce au produit de la vente des graisses. Cet effet est plus significatif pour les usines de lavage de laine de qualité fine, du fait du pourcentage plus élevé de graisses de bonne qualité. En combinaison avec un évaporateur, le circuit d’élimination des impuretés et de récupération des graisses réduit par ailleurs de façon significative les coûts d’enlèvement de la boue du fait que les propriétés physiques du concentrat de l'évaporateur rendent son transport et sa mise en décharge difficile et onéreuse. C'est pourquoi, il est judicieux d’éliminer autant de matière que possible de l’effluent avant évaporation.

Référence bibliographique  

[187, INTERLAINE, 1999] .

4.10.11  Valorisation agricole des boues générées par le lavage de la laine

Description

Dans la plupart des états membres, les conditions fixées par la législation existante rendent nécessaire le pré-traitement des boues générées par le lavage de la laine avant épandage sur des terres agricoles. Le compostage semble être le pré-traitement de choix, bien que la digestion anaérobie (avec récupération du méthane dégagé) puisse être une alternative envisageable.

L'idéal serait que la matière à composter [1] présente un rapport C/N de 25 :1 à 30 :1, ce qui signifie que les boues générées par le lavage de la laine nécessiteraient l'adjonction d'une matière riche en carbone. Les déchets verts, la sciure, les copeaux de bois ainsi que la paille, ont été utilisés avec succès. La présence dans les matières co-compostées d'une "matière structurelle" (jusqu’à un calibre de 50 mm) est nécessaire pour faciliter l'introduction d'air. La teneur en humidité optimale de la matière à composter se situe entre 50 à 60 %.

La matière doit être aérée pour contrôler le taux de compostage, et par conséquent, la température. Dans la première phase, thermophile, la température optimale est de 45 à 60°C, tandis que pour la phase mésophile, des températures plus basses (20 à 45°C) sont préférables.

Il existe de nombreuses méthodes de compostage industriel, parmi lesquelles figurent les méthodes ci-après décrites :

à l'air libre, en andains à retournement,

à l'air libre, avec aération forcée,

sous hangar, avec aération forcée,

sous tunnel simple, sans retournement,

sous tunnel complexe, avec retournement,

sous hangar fermé, en dépression,

avec systèmes à réacteur.

Les systèmes de compostage en milieu fermé ou en cuve présentent des avantages par rapport au compostage à l’air libre. Ils sont particulièrement adaptés aux déchets industriels. En premier lieu, l'amélioration du contrôle du processus permet de composter à des températures plus élevées et d'obtenir des taux de compostage supérieurs. Deuxièmement, il est possible de mieux maîtriser les odeurs, les poussières et les lixiviats, permettant ainsi le compostage plus près des sources de production de déchets industriels. Les systèmes en milieu fermé présentent l'inconvénient d'un coût initial plus élevé.

Après compostage, il faut laisser le compost maturer pendant plusieurs semaines. Pendant cette période, des modifications (bio)chimiques s'opèrent, qui le rendent plus apte à l'utilisation prévue.

Principaux avantages environnementaux

On estime que le compostage est un moyen viable pour l’élimination des boues générées par le lavage de la laine, tout en permettant un enrichissement des sols pauvres. Le carbone, décomposé par le compostage, est converti par aérobiose en dioxyde de carbone, plutôt qu’en méthane (ce qui est le cas en décharge). Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre beaucoup moins puissant que le méthane [187, INTERLAINE, 1999] .

Données opérationnelles

Pour les boues générées par le lavage de la laine, le compostage a pour objectif de détruire, dans la mesure du possible, les composants indésirables dans une boue épandue sur des terres agricoles, principalement les graisses de laine et les résidus d’ectoparasiticides. Par conséquent, les composts produits à partir de mélanges contenant de la graisse de laine doivent périodiquement faire l'objet d'un contrôle de la teneur en graisse et en ectoparasiticides.

A l'occasion de tests de compostage réalisés au Royaume-Uni [2] , le compostage durant 6 à 7 semaines en andain d'une capacité de 10 tonnes, et le compostage pendant 14 jours sous tunnel fermé, ont apporté des résultats similaires. La réduction de la teneur en graisses et en ectoparasiticides organochlorés et pyréthroïdes synthétiques du compost était de 60 %, celle en ectoparasiticides organophosphorés étant de 80 %. On s'attendait à des réductions supplémentaires après la phase de maturation, qui n’ont toutefois pas été contrôlées. Il est intéressant de noter que les copeaux de bois et la sciure (co-matériaux de structure) étaient pollués au lindane (pesticides organochlorés) [187, INTERLAINE, 1999] .

Interactions

Le compostage peut provoquer une pollution atmosphérique par les odeurs et la poussière, et une pollution de l’eau due aux lixiviats. Néanmoins, ces problèmes ne devraient pas se poser, si le processus de compostage est correctement réalisé. En cas de présence de résidus d’ectoparasiticides, l’utilisation de composts comme matière fertilisante risque également de provoquer une pollution de l’eau. Toutefois, en raison de la très faible capacité de transfert des ectoparasiticides, il est permis de penser que cela est très peu probable, si les composts sont utilisés de manière responsable. [187, INTERLAINE, 1999] .

Applicabilité

Cette mesure est applicable sur site pour les entreprises qui disposent de l’espace nécessaire. Le compostage hors site est couramment accessible, bien que les frais de transport (en raison de l'éloignement des centres de compostage) soient susceptibles de poser un problème pour certains.

L'accessibilité à cette solution, à la fois sur site et dans un centre de compostage, devrait évoluer favorablement après la mise en œuvre de la directive (1999/31/CE) relative à la mise en décharge des déchets.

Aspect économique

Le compostage n'est pas une technique bon marché. Dans l'illustration ci-après figurent les coûts d'investissement pour des centres de compostage récemment créés, tandis que le tableau 4.51 fournit des informations sur les systèmes de compostage en cuve.

Figure 4.47 : Coûts d'investissement d'installations de compostage récemment lancées au Royaume-Uni. (Source : The Composting Association, Royaume-Uni)

[187, INTERLAINE, 1999]

Système

Durée de compostage
jours

Durée de maturation
jours

Coût d’investissement euros/10.000 t/an

Coût du traitement 
euros/t

En caisson

7 à 36

0 à 120

450 à 2 250K

9 à 75

En conteneur

10 à 20

30 à 100

450 à 1 500K

15 à 45

Sous tunnel

6 à 30

0 à 56

75 à 3 000K

9 à 45

Source :

[187, INTERLAINE, 1999] , à savoir  "The Composting Association, Royaume-Uni"

Tableau 4.51 : Durée de compostage et de maturation, coûts d'investissement et du traitement pour trois types d’installations de compostage en cuve

Le marché du compost est incertain. Selon le rapport de l'Association des industriels du compostage du Royaume-Uni, aucun centre n'est capable de récupérer ses frais par la vente du compost. En effet, la plupart des centres ne perçoivent aucun paiement pour leurs produits. Par conséquent, les frais doivent être couverts par des droits d’entrée ou par une taxe locale, dans le cas où les collectivités locales assurent le compostage de déchets urbains.

Enjeux

La mise en œuvre de la directive relative à la mise en décharge des déchets mettra fin à la mise en décharge de déchets liquides. Le devenir de la mise en décharge des boues n'est pas clair. Le compostage constitue un moyen relativement simple et de faible coût pour traiter la boue provenant du lavage de la laine et obtenir une matière utilisable ou pouvant être plus facilement mise en décharge.

Usines de référence

Les usines C, F, G et M de l'enquête dont il est question dans la section 3.2.1, utilisent cette méthode pour l'élimination de la boue.

Référence bibliographique 

[187, INTERLAINE, 1999]

4.10.12 Utilisation de la boue générée par le lavage de laine pour la fabrication de briques

Description

L’argile utilisée pour la fabrication de briques doit contenir une certaine quantité de substances organiques. L’oxydation de ces substances au cours du processus de cuisson améliore la qualité de la brique en sortie. Certaines argiles étant pauvres en substances organiques, il convient donc d’en ajouter. Les boues générées par le lavage de la laine sont excellentes pour cet usage.

Principaux avantages environnementaux

L'utilisation de la boue pour la fabrication d’un produit utile, évitant ainsi d'avoir recours aux ressources fossiles dont on extrait les substances organiques ajoutées à l'argile.

Données opérationnelles

Des cuisson-tests avec les boues provenant du lavage de la laine pourraient s'avérer nécessaires pour vérifier qu’elles n'exercent aucun effet négatif sur les rejets gazeux de la briqueterie.

Interactions

Il y a risque d'augmentation des émissions dans l’air, bien que celui-ci soit peu probable. En cas de transport de la boue sur une longue distance, il convient de prendre en considération la pollution pouvant en résulter.

Applicabilité

Les problèmes rencontrés lors de la mise en œuvre de cette mesure sont d’ordre logistique plutôt que technique. Faire coïncider la quantité de boue générée par l'entreprise textile avec les besoins de la briqueterie et sa situation géographique, constitue une difficulté.

Aspect économique

Il dépend en grande partie de l’accord passé entre le laveur de laine et la briqueterie, et du coût des autres sources possibles, dont celle-ci pourrait disposer pour obtenir des substances organiques appropriées. Il semble probable que le coût de cette technique soit inférieur à celui de la mise en décharge, du compostage ou de l’incinération.

Enjeux

Pour l'entreprise, le coût constituera le principal argument. Pour la briqueterie, c’est la disponibilité d’une source d'approvisionnement assez régulière (probablement à titre gracieux) en substances adéquates.

Usines de référence

Les usines L et N de l’enquête, mentionnées à la section 3.2.1, utilisent cette méthode pour l'élimination d’une partie de leurs boues générées. On sait également que certaines entreprises de lavage de laine italiennes font appel à cette technique.

Référence bibliographique  

[187, INTERLAINE, 1999]

[1]           The State of Composting in the UK et A Guide to In-Vessel Composting plus a Directory of Systems, The Composting Association, Ryton Organic Gardens, Coventry CV8 3LG, Royaume-Uni

[2]           M Madden, ENco, communication personnelle, 1998.

5         MEILLEURES TECHNIQUES DISPONIBLES

Pour la compréhension de ce chapitre et de son contenu, l'attention du lecteur est attirée à nouveau sur la préface du présent document, et en particulier sur la section cinq de cette dernière : "Comment comprendre et utiliser ce document" : Les techniques et les niveaux d'émission et/ou de consommation associés qui en découlent ainsi que les fourchettes présentées dans ce chapitre, ont été estimés par un processus itératif impliquant les étapes ci-après :

identification des problèmes-clés environnementaux du secteur,

examen des techniques les plus importantes pour aborder ces problèmes-clés,

identification de la meilleure performance environnementale sur la base des données disponibles au sein de l'Union européenne et au niveau international,

examen des conditions dans lesquelles ces performance sont obtenues, à savoir en ce qui concerne les coûts, les interactions, les enjeux, la mise en œuvre des techniques,

sélection des Meilleures Techniques Disponibles (MTD) et des niveaux d'émission et/ou de consommation associés pour ce secteur, au sens général, le tout conformément à l'Article 2(11) et l'Annexe IV de la Directive.

Le jugement d'experts apporté par le Bureau IPPC européen et le Groupe de Travail Technique (GTT) a joué un rôle-clé pour chacune de ces étapes afin de présenter l'information dans le cadre du présent document.

Sur la base de cette évaluation, le présent chapitre présente les techniques et, dans la mesure du possible, les niveaux d'émission et de consommation associés à l'utilisation de MTD qui sont considérées être applicables au secteur dans son ensemble et qui reflètent, dans de nombreux cas, la performance actuelle de quelques installations du secteur. Là où ce document présente les niveaux d'émission ou de consommation "associés aux meilleures techniques disponibles", ils doivent être compris comme étant les niveaux représentant la performance environnementale qu'il est possible de prévoir en tant que résultat de l'utilisation dans ce secteur, des techniques décrites, en prenant en compte l'équilibre des coûts et avantages inhérents à la définition de MTD. Toutefois, ils ne représentent ni des valeurs limites de l'émission, ni de la consommation, et il ne convient pas de les comprendre en tant que telles. Dans certains cas, il est peut-être techniquement possible d'atteindre de meilleurs niveaux d'émission ou de consommation, mais en raison des coûts considérés ou des interactions possibles, ils ne sont pas retenus au titre de MTD pour le secteur dans son ensemble. Néanmoins, de tels niveaux peuvent être considérés comme justifiés dans des cas plus spécifiques, où il existe des enjeux particuliers.

Les niveaux d'émission et de consommation liés à l'utilisation de MTD doivent être vus en même temps que l'ensemble des conditions de référence spécifiées.

Il convient de faire une distinction entre le concept des "niveaux liés aux MTD" décrits ci-dessus et le terme "niveau réalisable", utilisé ailleurs dans le présent document. Si un niveau est dit être "réalisable" grâce à l'utilisation d'une technique particulière ou en combinant plusieurs techniques, cela sous-entend qu'il s'agit d'un niveau que l'on peut s'attendre à atteindre après une période de temps significative dans une installation parfaitement entretenue et correctement exploitée utilisant ces techniques.

A chaque fois que les données étaient disponibles, les coûts sont indiqués avec la description des techniques présentées dans le chapitre précédent. Le lecteur dispose ainsi d'une indication approximative de la grandeur des coûts en question. Toutefois, le coût réel de mise en oeuvre d'une technique dépendra fortement des conditions spécifiques, à savoir, par exemple, des taxes, frais et des caractéristiques techniques de l'installation en question. En effet, dans le cadre du présent document, il n'est pas possible d'évaluer pleinement de tels facteurs spécifiques à chaque site. A défaut de données concernant les coûts, les conclusions sur la viabilité économique des techniques reposent sur l'examen des installations existantes.

Les MTD du présent chapitre sont destinées à servir de point de référence permettant de porter un jugement sur la performance actuelle d'une installation existante ou d'une installation nouvelle préconisée. De cette manière, elles contribueront à la détermination des conditions "basées sur les MTD" pour l'installation ou pour établir les règles générales obligatoires dans le cadre de l'Article 9(8). On prévoit que de nouvelles installations pourront être conçues de manière à égaler les niveaux des MTD, voire à les surpasser. On espère aussi que les niveaux obtenus par les installations existantes se rapprocheront de ceux des MTD ou que leurs résultats seront meilleurs en fonction de la possibilité d'applications technique et économique des technologies dans chaque cas particulier.

Bien que les documents de référence des MTD ne fixent aucune norme légalement obligatoire, il est entendu qu'ils fournissent des informations pour servir de guide à l'industrie, aux états membres et au grand public en ce qui concerne les niveaux d'émission et de consommation pouvant être atteints grâce à l'utilisation de techniques spécifiques. Les valeurs limites appropriées à chaque cas spécifique devront être déterminées en prenant en compte les objectifs de la Directive IPPC et les considérations locales.

5.1      MTD pour l'industrie textile dans son ensemble

L'industrie textile est un secteur fragmenté et hétérogène, constitué d'un grand nombre de sous-secteurs. La nature des déchets générés dépend du type de l'installation textile, du procédé mis en œuvre et des fibres utilisées. Malgré cette complexité, un certain nombre de techniques peuvent être définies comme étant des MTD applicables aux opérations textiles de toute nature, quel que soit le procédé qu'elles utilisent ou les produits qu'elles réalisent.

Gestion

La technologie en elle-même ne suffit pas ; elle doit aller de paire avec une gestion environnementale et une bonne administration économique. L'exploitation d'une installation qui met en œuvre des procédés potentiellement polluants exige la mise en place d’un système de management de l'environnement (SME).

Les MTD consistent à :

assurer la prise de conscience de l'environnement qui doit être incluse dans les programmes de formation ;

appliquer de bonnes pratiques de maintenance et de nettoyage (voir section 4.1.1) ;

entreposer tout produit chimique selon les instructions du fabricant figurant dans les fiches de données de sécurité (FDS) et à suivre les indications du BREF relative à l'approche horizontale sur le stockage (en cours de préparation au moment de la rédaction du présent document) ;

mettre en place des mesures pour éviter le gaspillage de produits chimiques et de bains de traitement. En cas de déversements accidentels, des procédures de confinement doivent avoir été mises en place ainsi que des moyens pour nettoyer et éliminer les produits en toute sécurité. Il doit être impossible que des produits déversés accidentellement puissent rejoindre les eaux de surface ou  les réseaux d'assainissement.

mettre en application un système de surveillance des substances à l'entrée et en sortie (à la fois sur site et au niveau du procédé), y compris d'une part les alimentations en matières premières textiles, produits chimiques, combustible, électricité et en eau, et d'autre part les sorties de produits, eaux usées, émissions gazeuses, boues, déchets solides et sous-produits. Une parfaite connaissance de tout ce qui entre et sort du procédé est subordonnée à l'identification des priorités pour améliorer la performance environnementale.

Dosage et distribution de produits chimiques (à l'exclusion des colorants)

Les MTD consistent à installer des systèmes de dosage et de distribution automatiques qui mesurent de façon précise les quantités de produits chimiques et auxiliaires nécessaires et les délivrent directement aux différentes machines par l'intermédiaire d'une canalisation et sans aucune intervention humaine. L'eau utilisée pour laver les cuves de préparation et les tuyauteries d'alimentation doit être prise en compte lors du calcul de la quantité du bain préparé. D'autres systèmes assurent l'alimentation de chacun des produits en flux séparés. De cette manière, les produits chimiques ne font l'objet d'aucun mélange préalable à leur introduction dans le système d'application ou la machine, et le nettoyage des conteneurs, pompes et tuyauteries avant l'étape suivante n'est pas nécessaire. Pour plus de renseignements sur les systèmes de dosage et de distribution automatiques, voir section 4.1.3.

Sélection et utilisation des produits chimiques

Les MTD supposent de suivre des principes généraux pour sélectionner les produits chimiques et gérer leur utilisation :

partout où il est possible d'atteindre le résultat escompté par le procédé sans faire appel à l'utilisation de produits chimiques, il convient d'éviter complètement leur emploi ;  

dans le cas contraire, il y a lieu d'adopter pour le choix des produits chimiques et la façon dont ils seront utilisés une approche basée sur le risque, afin de garantir  un risque global minimal pour l'environnement.

Il existe, pour les produits chimiques, un certain nombre de listes et d'outils de classification. Dans les sections 4.3.1 et 4.3.2 figurent quelques exemples d'outils destinés à la sélection et à l'évaluation des produits chimiques selon l'importance de leur impact sur l'eau et sur l'air. Les modes d'application pour garantir le risque global le plus faible comprennent des techniques telles que les circuits fermés et la destruction de polluants en boucle. Bien entendu, il est essentiel que les textes communautaires s'y rapportant soient parfaitement connus.

Le suivi de ces principes soulève un certain nombre de conclusions précises sur les MTD, dont l'énumération suit.

Pour les tensio-actifs, les MTD consistent à remplacer les éthoxylates d'alkylphénol et autres tensio-actifs dangereux par des produits de substitution facilement biodégradables ou bioéliminables par les stations de traitement des eaux usées et qui ne forment pas de métabolites (voir la description correspondante dans la section 4.3.3).

Pour les agents complexants, les MTD consistent à :

éviter ou à réduire leur usage pendant le pré-traitement et les procédés de teinture, en combinant :

l'adoucissement de l'eau pour éliminer le fer et les cations alcalino-terreux de l'eau de traitement ;

l'utilisation d'un procédé mécanique pour éliminer du tissu, préalablement au blanchiment, les particules de fers grossières (les lignes de pré-traitement en continu sont équipées de détecteurs magnétiques selon la description donnée dans la section 4.5.6). Ce traitement est adapté à un procédé démarrant par une étape d'oxydation/désencollage étant donné que dans le cas contraire, une grande quantité de produits chimiques sera nécessaire pour dissoudre les particules de fer grossières présentes dans un procédé au mouillé. Toutefois, cette étape ne s'impose pas si la première étape avant le blanchiment consiste en un traitement de lavage alcalin.

l'élimination du fer à l'intérieur de la fibre par une déminéralisation acide, ou mieux encore, grâce à l'emploi d'agents réducteurs non dangereux (voir section 4.5.6) avant le blanchiment de tissus fortement contaminés ;

l'application du peroxyde d'hydrogène dans des conditions contrôlées selon la description de la section 4.5.6  ;

sélectionner des agents complexants biodégradables ou bioéliminables (voir leur description dans la section 4.3.4).

Pour les agents anti-mousses, les MTD consistent à :

minimiser ou éviter leur utilisation par :

l'emploi de machines Air-jet à rapport de bain court, où le bain n'est pas agité par le mouvement de l'étoffe ;

la réutilisation du bain traité ;

sélectionner des agents anti-mousse exempts d'huiles minérales et qui se caractérisent par des taux de bioélimination élevés (voir la description dans la section 4.3.5).

Sélection des fibres brutes fournies

Actuellement, les industriels textiles sont insuffisamment informés par leurs fournisseurs sur la qualité et la quantité de substances (agents de préparation, pesticides, huiles de tricotage, par exemple) appliquée sur la fibre pendant les procédés en amont. La connaissance de ces caractéristiques est essentielle pour permettre au fabricant d'éviter et de maîtriser l'impact de ces substances sur l'environnement.

Les MTD consistent à rechercher la collaboration avec les partenaires en amont de la filière textile pour établir une "chaîne de responsabilité" pour les textiles. Il est souhaitable d'échanger des informations sur le type et la quantité en produits chimiques ajoutés et présents sur la fibre, à chaque étape du cycle de vie du produit. En plus de conditions contractuelles spécifiques, il existe un certain nombre de systèmes, tels que la certification organique pour le coton, une méthode de certification appliquée en Allemagne pour les vêtements, etc. Le tableau ci-dessous constitue une liste de MTD identifiées pour quelques matières premières permettant d'éviter à la source l'impact environnemental provoqué par les polluants présents sur la fibre avant son entrée dans le procédé d'ennoblissement. Toutes ces mesures supposent que les fibres brutes destinées au traitement textile soient produites selon une sorte de système d'assurance qualité, de manière à permettre à l'ennoblisseur d'obtenir l'information qu'il convient sur les types et les quantités de polluants.

Matière première

MTD

Fibres chimiques

sélectionner des matières ayant fait l'objet d'un traitement avec des agents de préparation biodégradables/bioéliminables à faible émission (voir 4.2.1)

Coton

sélectionner des matières encollées grâce à des techniques à faible adjonction (pré-mouillage du fil de chaîne, voir 4.2.5) utilisant également des agents d'encollage bioéliminables à haut rendement (voir 4.2.4) ;

mettre à profit l'information disponible pour éviter de traiter des fibres contaminées par les produits chimiques les plus dangereux, tels que le PCP ;

utiliser du coton issu d'une agriculture biologique, si les conditions du marché le permettent ;

Laine

mettre à profit l'information disponible pour éviter de traiter des fibres contaminées par les produits chimiques les plus dangereux, tels que les pesticides organochlorés (voir 4.2.7)

minimiser à la source tous les ectoparasiticides légalement utilisés pour les moutons, en encourageant le développement de laines à faible résidu de pesticides, en poursuivant le dialogue avec des organismes responsables de la production et du marketing de la laine dans tous les pays producteurs (voir 4.2.8)

sélectionner des fils de laine filés au moyen de produits auxiliaires de filature biodégradables au lieu de formulations à base d'huiles minérales et/ou contenant des APEO (voir 4.2.2).

Tableau 5.1 : MTD pour sélectionner les fibres brutes fournies

Gestion de l'eau et de l'énergie

Dans l'industrie textile, les économies d'eau et d'énergie sont souvent liées à l'utilisation principale de l'énergie pour chauffer les bains de traitement. Le paragraphe suivant présente une énumération sommaire de MTD sélectionnées par rapport aux économies d'eau et d'énergie. Pour les restrictions d'applicabilité des techniques reprises dans cette liste, voir les sections de renvoi.

Les MTD consistent à :

surveiller les consommations d'eau et d'énergie des différents procédés (voir la section 4.1.2)

équiper les machines à fonctionnement en continu de dispositifs de contrôle des débits et de vannes automatiques (sections 4.1.4 et 4.9.2)

équiper les machines à procédé discontinu de régulateurs pour le contrôle automatique du volume de remplissage et de la température du bain (sections 4.1.1 et 4.6.19)

mettre en place des procédures de production parfaitement documentées pour éviter le gaspillage des ressources par des pratiques de travail inappropriées (section 4.1.4)

optimiser la gestion de la production et adapter les processus de pré-traitement aux exigences de qualité des procédés en aval (section 4.1.1)

examiner les possibilités de combinaison de différents traitements en une seule étape (sections 4.1.1 et 4.1.4)

installer des machines à rapport de bain court et ultra-court pour les procédés discontinus (sections 4.6.19 à 4.6.21)

introduire pour les procédés à la continu des techniques d'application à faible adjonction (section 4.1.4)

améliorer l'efficacité de lavage à la fois des procédés en discontinu et à la continu (sections 4.9.1 et 4.9.2)

réutiliser l'eau de refroidissement en tant qu'eau de process (en prévoyant également la récupération de la chaleur) (section 4.1.1)

étudier les possibilités de réutilisation et de récupération de l'eau grâce à la caractérisation systématique de la qualité et du volume des différents flux de process pour identifier les procédés pour lesquels les substances contenues dans les différents flux d'eaux usées représentent encore une valeur et/ou n'interfèrent pas dans la qualité du produit. Aux fins du recyclage dans le cadre des procédés discontinus, il convient d'installer des machines dont les caractéristiques d'équipements intégrés facilitent la récupération et la réutilisation des flux. Des exemples des possibilités de réutilisation de l'eau sont mentionnés aux sections 4.5.8 et 4.6.22

équiper de capots et de protections les machines susceptibles de donner lieu à des pertes de vapeur (voir les sections 4.1.1 et 4.6.19)

assurer une isolation thermique des tuyauteries, vannes, cuves et machines pour réduire les pertes de chaleur (section 4.1.5)

optimiser l’énergie en chaufferie par la réutilisation d'eau condensée, le préchauffage de l'alimentation d'air, la récupération de la chaleur des gaz de combustion (sections 4.1.1, 4.4.3 et 4.8.1)

séparer les flux d'eau chaude et d'eau froide afin de récupérer la chaleur des rejets chauds (sections 4.1.1 et 4.6.22)

installer des systèmes de récupération de la chaleur des effluents gazeux (sections 4.1.1, 4.4.3 et 4.8.1)

installer des moteurs à variation électronique de vitesse (section 4.1.1).

Gestion des flux de déchets

Les MTD consistent à :

collecter séparément les déchets solides inévitables,

utiliser des conteneurs de grande capacité ou des conteneurs consignés.

6         TECHNIQUES EMERGENTES

Sauf information contraire par ailleurs, les informations du présent chapitre ont été fournies par [179, UBA, 2001] et [77, EURATEX, 2000] .

Procédés d'ennoblissement à catalyse enzymatique

Les enzymes sont des protéines agissant en tant que biocatalyseurs d'activation et d'accélération des réactions chimiques, qui, sans ces dernières, nécessiterait normalement davantage d'énergie. Comparativement au procédé traditionnel, leur excellente sélectivité du support permet des conditions de process plus modérées. Les enzymes sont présentes dans les bactéries, les levures et les champignons.

Actuellement, les enzymes sont utilisées et étudiées seulement pour les fibres naturelles et la bibliographie ne fait mention d'aucune utilisation d'enzymes pour les fibres artificielles. Certaines enzymes, telles que les amylases dans le procédé de désencollage, sont couramment utilisées depuis longtemps, d'autres font toujours l'objet de recherches. Le tableau 6.1 présente une liste des principaux procédés enzymatiques déjà utilisés ou en phases de l’être dans le secteur textile.

Fibre

Traitement

Enzymes

Substrat

Niveau du développement

Coton

Désencollage

Amylases, amyloglucosidases

Amidon

technique de pointe

Débouillissage

Pectinases

Composés indésirables du coton

disponible

Débouillissage

Mélange d’enzyme

Composés indésirables du coton

émergent

Blanchiment

Laccases,

glucose oxydases

Lignine, chromophore, glucose

émergent

Dégradation du H₂O₂ résiduel après blanchiment

Peroxidases

H₂O₂

disponible

Bio-polissage

Cellulases

Cellulose

disponible

Bio-délavage

(bio-stonage)

Cellulases

Cellulose

disponible

Laine

Lavage

Lipases

Lanoline

émergent

Anti-feutrage

Enzymes spéciales

émergent

Soie

Décreusage

Séricinases

Séricine

émergent

Lin

Rouissage

Adoucissage

Pectines estérases

Composés indésirables du lin

émergent

Jute

Blanchiment,

Adoucissage

Cellulase, xylanases

Composés indésirables du jute

émergent

Tableau 6 . 1 : Procédés enzymatiques de l'ennoblissement textile

[77, EURATEX, 2000] , [179, UBA, 2001]

Des économies d'énergie (températures de procédé plus basses) et une consommation d'eau plus faible (réduction du nombre de rinçage) constituent quelques-uns des avantages prometteurs des procédés enzymatiques, associés, de temps en temps, à la suppression de substances dangereuses/nocives. Les enzymes sont aussi utilisées en faible quantité et en tant que bio-catalyseurs ; elles sont par conséquent recyclables.

Technologie par plasma

On peut décrire le plasma comme un mélange de gaz partiellement ionisés. Le plasma peut contenir des atomes, des radicaux et des électrons. Dans les plasmas basse température, les électrons sont capables de diviser des liaisons chimiques covalentes, produisant ainsi des modifications physiques et chimiques de la surface du support traité.

On utilise en général deux types de plasmas : le plasma à effet corona et le plasma basse pression.

Le traitement par plasma peut s'appliquer aux fibres naturelles comme aux fibres synthétiques pour obtenir les effets suivants :

dégraissage de la laine,

désencollage,

modification du pouvoir mouillant de la fibre (propriétés hydrophiles, hydrophobes),

augmentation de l'affinité du colorant,

amélioration des propriétés d'unisson du colorant,

apprêt anti-feutrage de la laine,

stérilisation (traitement bactéricide), etc.

L'apprêt anti-feutrage de la laine constitue l'une des applications les plus étudiées de la technologie par plasma du secteur textile. Le traitement par plasma en remplacement du traitement infeutrable traditionnel (voir section 2.9.2.8) présente un attrait particulier, étant donné que cette technique entraîne une plus faible dégradation de la fibre de laine et évite la présence d'AOX dans les eaux usées.

En général, les principaux avantages de la technologie par plasma sont la durée extrêmement courte du traitement, la faible température d'application ainsi que le fait de pouvoir éviter l'emploi d'eau et de solvants, ainsi que de produits chimiques, ou en moindre quantité.

Traitement sous faisceau d'électrons

Les faisceaux d'électrons initient des radicaux libres qui déclenchent des réactions de polymérisation. L’application est utilisée pour l'enduction, le laminage et les réactions de copolymérisation par greffage sur les textiles pré-enduits de monomères ou de pré-polymères.

L'avantage par rapport à la polymérisation thermique est de pouvoir utiliser des formulations sans solvants, ce qui réduit les émissions de COV pendant les opérations de séchage. Cette technique est d'ores et déjà bien établie dans d'autres secteurs, raison pour laquelle sa mise en œuvre dans le secteur textile est prévisible dans les cinq années à venir.

Utilisation du CO₂ supercritique dans le cadre des procédés de teinture

Les fluides supercritiques sont capables de dissoudre des molécules organiques de faible ou moyenne polarités.

Par rapport à d'autre gaz, le CO₂ présente l'avantage d'être ininflammable, non explosif et non toxique.

La teinture au CO₂ des fibres de polyester et de polypropylène connaît déjà un développement à échelle industrielle. Toutefois, l'application de cette technique aux fibres de laine, de polyamide et de coton est toujours problématique en raison du caractère polaire des colorants utilisés pour teindre ces fibres.

La teinture au CO₂ de fibres de polyester et de polypropylène peut être réalisée dans des conditions isotherme et isobare optimales à une température de 120 à 300°C. La montée du colorant et les solidités sont très similaires à celles de la teinture en milieu aqueux. Toutefois, il convient de prendre certaines précautions.

Le colorant en excès dissout dans le milieu de teinture doit être extrait avec du CO₂ supercritique neuf à la fin du cycle de teinture.

En conclusion, seules quelques formulations de colorants spécifiques peuvent être utilisées en raison de la forte influence exercée par les dispersants et autres produits auxiliaires habituellement présents dans les formulations de teinture classiques sur la montée du colorant en CO₂ supercritique.

Les agents de préparation hydrophobes doivent être extraits préalablement à la teinture car ils sont solubles dans le CO₂ supercritique sinon, étant extraits de la fibre dans les premiers instants du procédé de teinture, ils se déposent sous forme de gouttelettes à la fin du processus.

La teinture au CO₂ présente de nombreux avantages :

une consommation d'eau presque nulle,

aucune émission d'effluents gazeux (le CO₂ peut être recyclé),

aucune étape de séchage nécessaire après teinture,

aucun besoin en agents d'unisson et en dispersants, sauf dans quelques cas où ils sont ajoutés en très petites quantités,

les résidus de colorants peuvent être recyclés.

Toutefois, le coût d'investissement pour l'équipement est élevé, ce qui présente un inconvénient important, en particulier si l'on considère que les textiles à base de fibres de polyester constituent normalement des produits de faible prix.

Traitement par ultrasons

Les traitements par ultrasons améliorent la dispersion des colorants et des produits auxiliaires et augmentent leur pouvoir d'émulsion et de solubilisation. Ces qualités permettent une meilleure homogénéisation du bain, ce qui se traduit par une amélioration de l'épuisement du bain et de l'unisson de la teinture. Par ailleurs, les ultrasons produisent un effet de désaération dans le bain et sur l'étoffe, ce qui est normalement obtenu par l'adjonction de produits auxiliaires spéciaux (agents désaérants).

Les principaux avantages environnementaux obtenus grâce aux traitements par ultrasons dans l'ennoblissement textile sont les suivants :

économies d'énergie (températures de procédé plus basses et cycles moins longs),

réduction de la consommation de produits auxiliaires.

Teinture électrochimique

La teinture en colorants de cuve et en colorants au soufre implique à la fois une étape de réduction et d'oxydation, que l'on réalise avec des oxydants chimiques et des agents réducteurs. Pour les problèmes environnementaux associés à l'utilisation de ces produits chimiques, se référer à la description dans la section 2.7.8.1. Une technique alternative intéressante consiste à réduire et à oxyder le colorant au moyen de méthodes électrochimiques.

L'électrolyse directe réduit le colorant lui-même à la surface de la cathode. Dans le cas de l'électrolyse indirecte, le pouvoir réducteur de la cathode est transféré à la solution par un système d'oxydoréduction réversible (par exemple, à base de produits chimiques anthraquinoniques ou de complexes de fer). Grâce à ce système redox réversible, l'agent réducteur est continuellement régénéré au niveau de la cathode, ce qui permet un recyclage complet du bain de teinture et de l'agent réducteur.

La réduction cathodique directe en cellule électrochimique s'applique aux colorants au soufre, tandis que la réduction des colorants de cuve se fait par électrolyse indirecte.

Produits auxiliaires textiles alternatifs

Agents complexants

L'utilisation d'acide polyasparaginique en tant que produit de substitution aux agents dispersants et complexants classiques est à l'étude.

Agents de réticulation

Les acides polycarboniques constituent une alternative aux agents de réticulation à base de N-méthylol, responsables des émissions de formaldéhyde.

Biopolymères

A côté de la cellulose, la chitine, composant principal de la structure de la carapace des crustacés (crabes, homards, etc.) et insectes, constitue le deuxième principal biopolymère. Le chitosane, son dérivé désacétylé, qui est plus facile à manipuler grâce à sa plus grande solubilité, gagne en importance.

Ci-après quelques exemples d'applications potentielles du chitosane et de ses dérivés dans le secteur textile :

traitement antimicrobien destiné aux textiles : le mélange de 10 % de fibres de chitosane avec des fibres de coton pour produire un fil en mélange, ou le vaporisage de solutions à base de chitosane sur les étoffes non-tissées, permet d'obtenir un effet permanent. Comparé à d'autres antimicrobiens utilisés, le chitosane n'est pas toxique pour la vie aquatique ou pour l'homme (il est donc d'un intérêt particulier pour les étoffes en contact direct avec la peau).

traitement subséquent pour améliorer les propriétés de solidité des teintures en colorants directs : on signale que les dérivés modifiés de chitosane cationiques conviennent pour cette application.

Par ailleurs, le chitosane augmente la montée du colorant et il est capable d'agir en tant qu'adoucissant ou liant pour les étoffes non-tissées. Il peut également servir comme adjuvant dans les pâtes d'impression et les agents d'encollage. De même, son utilisation peut également présenter un intérêt pour le traitement des eaux usées.

Logique floue

Pour la fiabilité du process, il est possible d'obtenir d'importantes améliorations grâce à la démarche de la logique floue (par exemple avec les systèmes experts basés sur des logiciels d'auto-apprentissage permettant l'auto-élargissement de leur connaissance par des algorithmes). L'utilisation de la logique floue dans l'industrie textile fait l'objet d'un certain nombre de projets de recherches, dont deux exemples sont cités. L'un concerne le contrôle du procédé d'encollage, l'autre le contrôle de la réaction de condensation d'agents de réticulation.

Un meilleur contrôle du procédé qui conduit à une augmentation de la productivité et à l'amélioration de la qualité du produit final, constituent les principaux avantages attendus.

Des avantages environnementaux indirects associés aux économies potentielles d'énergie et de produits chimiques découlent d'un meilleur contrôle du procédé.

Le manque d'une base de données fiable constitue souvent la principale limite de la mise en œuvre de ces systèmes experts par l'industrie textile.

Surveillance en ligne

Le contrôle du procédé par une surveillance en ligne améliore la fiabilité de fonctionnement dans le sens d'une "production correcte dès la première fois".

Ci-après des exemples de recherches en cours dans ce domaine :

teinture : la concentration de la DCO (liée à la concentration du colorant) est mesurée en ligne pendant les opérations de lavage et de rinçage des procédés de teinture en discontinu. Une concentration négligeable du colorant dans le bain de rinçage arrête automatiquement le processus de rinçage. Cette technique permet d'importantes économies d'eau et d'énergie.

teinture et blanchiment : l'utilisation d'un ampèremètre spécifique permet de contrôler en ligne la concentration d'agents réducteurs ou d'oxydants sur les étoffes. Ainsi, par exemple, il est possible de contrôler l'élimination complète du H₂O₂ résiduel après le blanchiment ou la concentration d'agents réducteurs lors de la teinture en colorants de cuve, ce qui permet d'éviter d'utiliser trop de produits chimiques.

teinture en colorants de cuve : la surveillance du potentiel redox permet de détecter exactement le point auquel l'agent réducteur est entièrement éliminé par rinçage. Dès que ce point est atteint, il est possible d'arrêter le processus de rinçage et d'ajouter l'oxydant dans le bain.

Développement futur de procédés d'oxydation avancée dans l'industrie textile

L'industrie textile fait d'ores et déjà appel aux procédés d'oxydation avancée (voir section 4.10.7) et des études complémentaires sont en cours. Le projet BIOFL-UV en est un exemple. Cette recherche vise à développer et à tester un traitement des eaux usées, basé sur la photolyse activée aux rayons UV du peroxyde d'hydrogène (pour la décoloration du bain épuisé), associée à un procédé de flottation biologique (pour la destruction de la charge organique résiduelle). La combinaison de ces procédés de traitement des eaux usées devrait permettre d'obtenir une décoloration complète des eaux de process pour tous types de procédés au mouillé (ennoblissement, blanchiment, teinture, etc.). Le projet prévoit également le développement et l'implémentation d'un logiciel de contrôle du procédé, basé sur un réseau neuronal d'intelligence artificielle et sur la dynamique des processus . Il a pour objectif ultime le recyclage après la filtration de 75 % de l'eau de process et la destruction du colorant [313, BIOFL-UV, 2002] .

Systèmes de traitement des eaux usées sur lits de roseaux

Les chercheurs ont depuis longtemps souligné le haut pouvoir d'élimination par l'environnement naturel (sol, terres humides, etc.) et ont étudié la possibilité d'utiliser ces environnements (écosystèmes) pour purifier, ou au moins pour compléter le processus d'épuration des eaux usées. On désigne couramment par les termes "RBS" ou "zones humides construites" les techniques de systèmes d'épuration construits (artificiellement reconstitués et délimités) qui font appel à ces principes. Ces techniques impliquent l'utilisation de stations d'épuration des eaux usées, bien que ces dernières ne jouent pas toujours le premier rôle au sein du processus. En effet, l'élimination de polluants et l'épuration des eaux usées qui en découle sont le résultat d'une série de processus impliquant des réactions et interactions entre le substrat, les micro-organismes et les installations.

Actuellement, des essais à l’échelle industrielle ont démontré que les techniques et installations sur lits de roseaux sont applicables à la fois au traitement secondaire et au traitement tertiaire des eaux usées industrielles, urbaines et zootechniques.

Une évaluation de cette technique est en cours dans deux usines d'ennoblissement textile en Italie (Prisma Ricerche à Belluno et Filati di Ziche dans la région de Trévise). L'une des deux usines traite les eaux usées générées par la teinture (différentes fibres et classes de colorants) après homogénéisation dans un système sur lit de roseaux à cinq cuves installées en série. Le système aboutit à une réduction de 90 % de la DCO [106, Vekos, 2001] .

L'autre société traite l'effluent provenant du bassin de boues activées, ce qui permet une réduction supplémentaire de 51 % de la DCO résiduelle [106, Vekos, 2001] .

7         REMARQUES EN CONCLUSION

7.1      Calendrier des travaux

Les travaux de réalisation du présent document de référence des MTD ont démarré par une réunion "coup d'envoi" du Groupe de Travail Technique (GTT) les 12 et 13 février 1998. Un avant-projet a été adressé au GTT pour consultation en février 2001. Un deuxième projet a été présenté en novembre 2001 et les travaux se sont terminés par une deuxième réunion du GTT du 6 au 8 mai 2002. Suite à la deuxième réunion, le GTT s’est consacré à l'examen des parties révisées des chapitres 4 et 5 et du nouveau chapitre 6 "Techniques émergentes", du chapitre 7 "Remarques en conclusion" et du résumé général. Après cette consultation la nouvelle rédaction définitive a eu lieu.

7.2      Sources d'informations

De nombreux rapports émanant de l'industrie et des autorités ont été spécialement élaborés à l'attention du Bureau EIPPC, afin de fournir des informations ciblées permettant la mise au point du BREF. Les rapports soumis par l'Allemagne [179, UBA, 2001] , l'Espagne [180, Espagne, 2001] , le Danemark [192, APE du Danemark, 2001] , la Belgique [18, VITO, 1998] et Euratex [77, EURATEX, 2000] peuvent être considérés comme étant les "clés de voûte" des sections concernant l'ennoblissement textile. Pour le secteur du tapis, les informations ont été principalement recueillies par le GuT ( [63, GuT/ ECA, 2000] , [171, GuT, 2001] ) et ENco [32, ENco, 2001] , alors que le document soumis par Interlaine [187, INTERLAINE, 1999] a en grande partie servi de base à la section du lavage de la laine. Pour de nombreux sujets, les contributions de la part de VITO étaient fondamentales pour parfaire les informations reçues en provenance d'autres sources et aussi pour créer le lien avec les conclusions du Forum OSPAR pour le secteur textile.

D'autres contributions précieuses nous sont parvenues également par différents acteurs extérieurs au GTT (CRAB - Biella en Italie [193, CRAB, 2001] et par des représentants australiens [201, Wooltech, 2001] pour ne citer que ces deux exemples. Grâce à la participation de l'IPTS au projet "zéro rejet" (TOWEFO), financé par la Commission européenne, nous avons pu disposer d'informations utiles, en particulier sur les niveaux d'émission et de consommation. Les sociétés concernées par l'enquête faisant partie du projet TOWEFO, ont recueilli des données complétant les informations fournies par le Groupe de Travail Technique.

7.3      Consensus

Le processus d'échanges d'informations s'est déroulé avec succès et suite à la deuxième réunion du Groupe de Travail Technique, le projet a obtenu l'accord d'une grande majorité et aucune divergence de vues ne s'est dégagée au cours de la dernière discussion. Toutefois, les points suivants doivent être soulignés :

1.      Diffusion des MTD : l'industrie textile constitue un secteur complexe et varié, non seulement en termes de taille des usines, mais aussi en ce qui concerne la combinaison de procédés mis en œuvre et la diversité des produits finis. Le niveau technologique est également très variable, entre les installations hautement automatisées et les usines où les opérations manuelles dominent encore. Les conclusions concernant les MTD, identifiées par le BREF, sont synonymes d'un bon niveau d'ambition environnementale, bien que certains membres de l'industrie soulèvent des questions en raison de l'investissement initial en capital souvent nécessaire. Cependant, la plupart des MTD identifiées concerne des techniques intégrées au procédé, susceptibles de générer des économies, grâce au gain de productivité et à la réduction des déchets. La mise en œuvre des MTD constituera pour cette industrie un problème particulièrement délicat.

2.      Sélection de la matière première textile : un point capital de la discussion portait sur la détermination en tant que MTD de méthodes concernant la sélection des matières premières selon des critères environnementaux.

Au démarrage des travaux, l'industrie a mis en évidence qu'une grande partie de la charge de pollution provient des procédés en amont. Le GTT a présenté de nombreuses mesures préventives décrites dans le chapitre 4. Ces méthodes doivent faire partie intégrante d'une approche générale, selon laquelle le fournisseur, à chaque étape du cycle de vie du produit, doit apporter des informations sur le type et la quantité de produits chimiques ajoutés et demeurant sur la fibre.

Le principe général de cette approche préventive rencontre une large acceptation. Toutefois, quelques membres de l'industrie soulèvent des objections quant à la difficulté pour l'ennoblisseur de connaître les substances présentes sur la fibre et la pression excessive que cette approche exercerait sur les ennoblisseurs (plus spécialement sur les façonniers) en comparaison avec d'autres secteurs de la filière textile.

Soucieux des difficultés actuelles que certaines entreprises peuvent rencontrer pour contrôler et sélectionner leurs fournisseurs de matières premières, il a été reconnu qu'un système d'assurance qualité pour la matière textile livrée sera nécessaire en vue d'une application adéquate d'une autorisation IPPC.

Il est également évident que le client se sentira de plus en plus concerné par l'impact global sur l'environnement du produit qu'il achète. Ce phénomène encourage d'ores et déjà les détenteurs de marques déposées (qui confient la fabrication aux façonniers) à s'assurer que leur production réponde aux exigences éthiques et environnementales tout au long de la filière, de la conception du produit jusqu'à son exposition dans les vitrines des magasins.

La recherche d'une collaboration avec les partenaires en amont de la filière textile est compatible avec l'approche des MTD afin de créer pour les textiles une chaîne de responsabilités environnementales. Cette approche est valable non seulement au niveau spécifique du site, mais aussi à des niveaux supérieurs, par le biais d'associations professionnelles.

7.4      Recommandations visant les études futures

Au démarrage de l'étude du BREF concernant les niveaux de consommation et d'émission actuels et la performance des techniques à prendre en considération pour la détermination de MTD, nous ne disposions que de peu de données, en particulier sur les effluents aqueux. Pour les rejets aqueux, des mesures analytiques sont réalisées sur l'effluent final en sortie de l'installation de traitement des eaux usées (s'il en existe une), mais de tels chiffres ne sont pas utiles pour les besoins du BREF.

Quelques membres du GTT ont fait de grands efforts pour réaliser des enquêtes et des campagnes de mesures dans des usines textiles sélectionnées. Grâce aux résultats de ces travaux, la base de données que fournit le présent document est d'ores et déjà d'une grande valeur. Néanmoins, aux fins de révisions futures du BREF, tous les membres du GTT ainsi que les parties intéressées devront continuer, ou commencer, à recueillir des données sur les procédés les plus problématiques afin d'évaluer, dans toute la mesure du possible, la relation entre la performance environnementale du procédé et la technologie ainsi que les produits chimiques utilisés. A cet effet, il conviendra également d'encourager des initiatives ainsi que des projets de recherches.

Pour le futur, il est également envisagé d'obtenir davantage de données par l'application d'une surveillance systématique des entrées et sorties au niveau des procédés spécifiques.

Une autre remarque générale sur des travaux d'avenir concerne les données économiques. En effet, dans quelques cas, les informations reçues étaient trop vagues pour permettre d'évaluer de façon précise l'équilibre entre les coûts et les économies obtenues. Si nous disposions à l'avenir de ces données, la définition des MTD en serait améliorée.

Ces considérations générales mises à part, les domaines spécifiques où nous manquons de données et de renseignements, sont les suivants :

techniques du traitement biologique des effluents aqueux générés par le lavage de la laine : les données sur la performance font défaut.

lavage de la laine de qualité extra-fine : les niveaux de consommation et d'émission indiqués dans le BREF ne sont pas en rapport avec la technologie utilisée et ne peuvent servir de conclusion sur les valeurs liées aux MTD.

apprêts fonctionnels : le chapitre 4 décrit un certain nombre de méthodes pour les traitements "entretien facile" (easy-care), antimites et d'adoucissage. Toutefois, peu d'informations ont été communiquées sur les techniques à prendre en considération pour déterminer des MTD pour d'autres traitements d'apprêts fonctionnels.

secteur du tapis (mis à part les procédés au mouillé pour le fil) : à l'exception des émissions d'air, nous n'avions reçu que très peu de données sur les niveaux de consommation et d'émission des procédés par voie humide (par ex. la teinture, l'impression, etc.).

soie et lin : en général, très peu de renseignements nous avaient été communiqués sur ces fibres.

surveillance et contrôle.

7.5      Suggestions de thèmes pour des projets R & D à l'avenir

Les sujets ci-après pourront faire partie de projets futurs dans le domaine de la recherche et du développement :

Connaissance et maîtrise du procédé

techniques destinées à améliorer la surveillance sur la ligne de production et la connaissance du procédé : actuellement, les paramètres du processus textile sont souvent fixés plus ou moins selon l'expérience humaine acquise, plutôt que sur de réelles bases physiques et chimiques.

il existe deux problèmes relatifs aux données liées aux produits chimiques et auxiliaires particuliers utilisés par le secteur textile qui empêchent la sélection de la solution optimale pour l'environnement :

le manque de données environnementales facilement comparables,

le manque d’informations sur les composants, les principales impuretés et sous-produits présents dans les formulations.

Il existe un problème évident de confidentialité, mais celui-ci ne devrait pas faire obstacle au dialogue et au développement dans l'avenir.

Procédés et traitements spécifiques

désencollage : la réalisation du tissage et du désencollage dans la même usine permet une application plus large de la récupération des agents d'encollage.

techniques de filtration sur membrane : des études de faisabilité de traitement des flux d'eaux usées, sélectionnés et séparés, grâce aux techniques de filtration sur membrane, assortie d'une évaluation des composés chimiques à l'origine du colmatage, de l’encrassement ou de l’endommagement des membranes.

pesticides : certains pesticides sont naturellement dégradés par les rayons UV. L'utilisation de la lumière ultraviolette artificielle pour accélérer cette dégradation sur les toisons ouvertes constitue une technique qui justifie des études plus poussées.

agents d'ensimage destinés aux fibres artificielles : malgré des améliorations récentes dans ce domaine, des efforts supplémentaires seront nécessaires pour développer d'autres composés faciles à éliminer et dont l'impact environnemental sur l'eau comme sur l'air sera amoindri.

Eaux usées

les flux d'eaux usées, qui contiennent une partie significative de substances non biodégradables, devront être soumis à des traitements adéquats avant ou après le traitement biologique final : des recherches et développements sont nécessaires pour améliorer les techniques de séparation de ces flux le plus près possible de l'endroit où ils sont générés, pour optimiser la récupération efficace ou un traitement ciblé.

les effluents générés par l'industrie textile constituent des flux mixtes complexes de substances organiques et inorganiques. Dans la plupart des cas, un traitement biologique réduit de façon spectaculaire la forte toxicité sur les organismes testés. L'impact qu'exercent de tels effluents mixtes sur l'environnement, avec des effets synergiques dus aux composants, reste difficile à établir. Des travaux sont nécessaires dans deux domaines :

le développement progressif de l'évaluation de la toxicité directe des effluents,

l'identification des composés à toxicité résiduelle (parfois élevée) après traitement(s).

Grâce à ses programmes de Recherche Technologique et Développement (RTD), l'Union européenne lance et apporte son soutien à une série de projets sur les technologies propres, les technologies émergentes de traitement et de recyclage des effluents et sur les stratégies de gestion. Ces projets pourront apporter une contribution potentielle aux révisions futures du BREF. Par conséquent, les lecteurs sont invités à informer le Bureau européen de l'EIPPCB de tout résultat de recherches correspondant au champ d'application du présent document (voir également la préface du présent document).

8 ANNEXE I : PRODUITS AUXILIAIRES TEXTILES

8.1 Tensio-actifs

Décrire les tensio-actifs dans une section spécifique n’est pas classique. En effet, ils ne sont pas représentatifs d'une catégorie de produits auxiliaires, mais plutôt d'un groupe de composés organiques, utilisés par l'industrie textile pour différents usages (par exemple en tant que lubrifiants, produits antistatiques, agents mouillants, etc.,). Afin d’éviter des répétitions, une section leur est consacrée dans cette annexe.

Les tensio-actifs peuvent être la substance active essentielle dans un produit auxiliaire textile ou être utilisés en tant qu'adjuvants de la formulation de produits auxiliaires, de colorants, de pâtes d'impression et de pâtes d'enduction (par exemple les dispersants dans les colorants, les émulsifiants dans les agents de préparation, etc.).

Les tensio-actifs utilisés par l'industrie textile sont classés en quatre catégories principales : agents de lavage, adjuvants dans le bain de teinture, agents d'adoucissage et produits antistatiques.

Les tensio-actifs sont des composés organiques polaires qui contiennent dans leur molécule au moins un groupe hydrophobe et un groupe hydrophile. Selon leur structure chimique, ils sont classés comme étant non ioniques, anioniques, cationiques et amphotères.

Tensio-actifs non ioniques

L'industrie textile utilise en grande partie des tensio-actifs non ioniques dans des domaines variés (par exemple en tant qu'agents de lavage/dispersants, agents d'unisson, etc.). Ci-après quelques exemples de tensio-actifs non ioniques d'utilisation courante :

éthoxylates d'alcool gras,

éthoxylates d'amines grasses,

éthoxylates d'acides gras,

éthoxylates de triglycéride,

éthoxylates d'alkylphénol,

additifs d'oxyde d'éthylène/d'oxyde de propylène,

Les éthoxylates d'alcool gras, d'acides gras ou de triglycéride sont généralement facilement biodégradables. Par contre, les additifs d'oxyde d'éthylène/d'oxyde de propylène (EO/PO), les éthoxylates d'amines grasses et les éthoxylates d'alkylphénol gras (APEO) constituent des exemples de tensio-actifs difficilement biodégradables, et sont également difficiles à éliminer à cause de leur solubilité dans l’eau.

Les APEO en particulier, et les éthoxylates de nonylphénol (NPE) bien connus, qui constituent les tensio-actifs les plus couramment utilisés du groupe des éthoxylates d'alkylphénol, posent de sérieux problèmes pour l'environnement. La dégradation des APEO se fait par enlèvement graduel des groupes éthoxy, qui forment de ce fait les alkylphénols correspondants, qui sont bioaccumulatifs en raison de leur caractère lipophile et de leur faible dégradabilité. Les alkylphénols (et plus particulièrement les octylphénols et nonylphénols) sont hautement toxiques pour la vie aquatique et sont réputés pour exercer une influence sur la reproduction des espèces aquatiques par perturbation du système endocrinien.

Malgré les systèmes de traitement des effluents très efficaces, qui ne laissent passer dans l'environnement aquatique que des quantités insignifiantes d'APEO ou de leurs métabolites, ces substances soulèvent des problèmes au niveau de la boue qui en résulte. A moins de traiter ces boues par l'incinération ou la pyrolyse, capable de détruire les substances organiques, les APEO ou leurs métabolites risquent de rejoindre les eaux de surface ou les nappes phréatiques par ruissellement lors du compostage, par l'épandage sur la terre agricole de boues traitées ou non traitées ou par les lixiviats des décharges.

Plusieurs pays ont d'ores et déjà mis en place des restrictions sur l'utilisation des éthoxylates de nonylphénol (NPE). En outre, ces tensio-actifs figurent sur la liste des "Substances dangereuses prioritaires" pour une action de contrôle suivant la Directive-cadre sur l'eau.

Tensio-actifs anioniques

Ci-après les tensio-actifs anioniques couramment utilisés dans les procédés textiles :

les sulfates (par exemple les éthoxysulfates d'alcool, les sulfates d'alkanolamide, les huiles végétales sulfatées),

les sulfonates (par exemple les sulfonates d'alkylbenzène, les huiles végétales sulfonées, les sulfonates de naphtalène, les sulfonates de lignine),

les phosphates d'alkyléther,

les carboxylates (les produits de condensation d'acides gras, les sels alcalins d'acides gras).

Les composés linéaires, plus facilement biodégradables, sont les plus couramment utilisés (par exemple les sulfonates d'alkylbenzène, les sulfates d'alkyl gras, etc.). Les sulfonates de lignine courants et les produits de condensation de l’acide naphtalène sulfonique avec le formaldéhyde, généralement utilisés en tant que dispersants pour les colorants de cuve, au soufre et les colorants dispersés, constituent des exemples de tensio-actif anioniques difficilement dégradables.

Les tensio-actifs anioniques présentent plusieurs avantages : ils constituent des agents émulsifiants de l'huile et des dispersants de colorants de bonne qualité, d'excellents agents mouillants et leur prix est peu élevé. En revanche, ils génèrent une grande quantité de mousse, et les tensio-actifs à base de sulfate risquent d'être sensibles au calcium et au magnésium [11, US EPA, 1995] .

Tensio-actifs cationiques

Les tensio-actifs cationiques sont rarement utilisés dans l’industrie textile. Les composés quaternaires d'ammonium (sels) s'utilisent, par exemple, en tant que retardateurs de colorants cationiques, difficilement dégradables et solubles dans l'eau. Les tensio-actifs cationiques sont, de loin, ceux qui présentent la plus forte toxicité de toutes les classes de tensio-actifs [179, UBA, 2001] .

Tensio-actifs amphotères

Les tensio-actifs amphotères ne sont pas couramment utilisés dans l'industrie textile. Leur principal avantage est de pouvoir les utiliser dans un milieu alcalin ou acide, et en combinaison avec des tensio-actifs cationiques ou anioniques.

Les dérivés de composés d'ammonium quaternaires sont très rarement utilisés, tandis que l'emploi d'autres types à toxicité moindre est en augmentation. En voici des exemples :

dérivés de bétaïne,

imidazolines,

éthylates d'amine grasse modifiés (ils ont une excellente capacité d'émulsification et de dissolution pour éliminer les oligomères lors du lavage en milieu réducteur des fibres polyester).

Les tensio-actifs amphotères sont d'un coût élevé et leur utilisation n'est possible que dans des conditions particulières nécessitant de larges gammes de compatibilité.

8.2      Produits auxiliaires et apprêts destinés à la production de fils et de fibres

Cette classe regroupe les composés organiques que l'on applique pendant la production de la fibre et au cours de la formation du fil. Les noms utilisés pour les produits auxiliaires de cette section proviennent de la nomenclature TEGEWA ("Nomenclature TEGEWA, 1987"), dont le classement est le suivant :

additifs pour la filature,

agents de préparation pour la filature primaire,

agents de préparation pour la filature secondaire (agents de conditionnement et lubrifiants),

huiles de bobinage sur cônes, d'ourdissage et de retordage.

Ils font l'objet d’une attention particulière car ils sont éliminés au cours du pré-traitement et contribuent à une part importante des émissions polluantes dans l'eau et dans l'air des usines d'ennoblissement.

La composition générale des agents de préparation du fil et des fibres est basée sur quatre classes de constituants ; la proportion du mélange dépendant de la fonction de l'agent de préparation :

lubrifiants,

agents émulsifiants,

agents mouillants,

produits antistatiques,

additifs (par exemple les biocides, les antioxydants, les produits destinés à assurer le caractère compact du fil).

Ensimages

Les ensimages les plus couramment utilisés sont les suivants :

huiles minérales,

huiles à base d'esters,

ensimages synthétiques (comprenant les esters synthétiques, les additifs d'oxyde d'éthylène/d'oxyde de propylène (EO/PO), les silicones, etc.).

Le terme d’"huiles minérales" désigne les lubrifiants dérivés du pétrole brut raffiné. Ce sont des mélanges d'hydrocarbures avec des chaînes de longueur C₁₂ – C₅₀, possédant des points d'ébullition allant de 220°C à 450°C. En raison de la présence d'impuretés indésirables et instables, les huiles minérales dégagent de la fumée et augmentent les émissions dans l'air au cours des traitements thermiques, notamment à haute température.

Les huiles minérales sont difficilement biodégradables et ne peuvent être éliminées que par absorption. De plus, la présence d'hydrocarbures polyaromatiques constitue le principal problème en ce qui concerne la pollution de l'eau (ces composés font partie de la liste des "substances dangereuses prioritaires" qui doivent être contrôlées, dans le cadre des mesures prévues au niveau de l’UE par la Directive-cadre sur l'eau).

La teneur en composés polyaromatiques dans les huiles minérales varie en fonction du procédé de raffinage adopté et diminue dès que le caractère polydispersé des huiles faiblit. Les huiles minérales sont couramment connues sous la désignation de "huiles blanches". Les huiles minérales de qualité pharmaceutique contiennent moins de 0,1 ppm d'hydrocarbures polyaromatiques, mais elles sont trois fois plus chères que les huiles minérales conventionnelles.

L'utilisation d'huiles minérales est en diminution. Néanmoins, en raison de leur faible coût, elles sont encore largement utilisées pour des applications exigeant des produits d'un prix peu élevé (principalement comme huiles de bobinage sur cônes et, dans une moindre mesure, en tant que produits auxiliaires pour la production de la laine).

Les huiles à base d'esters sont habituellement des acides gras estérifiés avec des alcools gras, des alcools ou des alcools polyhydroxyliques. Elles sont généralement obtenues par saponification des graisses ou des huiles naturelles.

Ces huiles sont utilisées comme alternative aux huiles minérales. Comparées aux huiles minérales, les huiles à base d'esters possèdent une plus grande stabilité thermique, sont biodégradables et plus faciles à émulsifier. Elles remplacent de plus en plus les huiles minérales en filature primaire, mais ces dernières conservent la plus grande part de marché en filature secondaire.

Les ensimages synthétiques (encore appelés huiles synthétiques) sont des fluides spécialement conçus pour la fonction de lubrification. Le poids et la structure des molécules des huiles synthétiques étant uniformes, elles sont capables, par comparaison aux huiles minérales, de résister à des températures supérieures à 200°C ; ce qui se traduit, par une meilleure stabilité à l'oxydation et par une plus grande stabilité thermique. Pour cette raison, elles surpassent à plusieurs titres les produits à base d'huiles minérales, permettant des températures de traitement plus élevées, moins de pertes d’ensimage et plus de flexibilité dans de nombreuses conditions.

Les huiles synthétiques ne contiennent aucun métal, soufre, phosphore ou cire. Certains lubrifiants sont hautement biodégradables, réduisant ainsi les impacts négatifs sur l'environnement.

Il existe plusieurs classes majeures de lubrifiants synthétiques :

les hydrocarbures de synthèse, comme les Poly-Alpha-Oléfines (PAO) et les benzènes dialkylés, qui sont les plus courants,

les esters synthétiques, issus de l'acide dibasique et de polyols,

les polyglycols,

les silicones.

Les esters synthétiques sont obtenus à partir de composés de départ relativement purs et simples pour produire des structures moléculaires prédéterminées, spécialement destinées à des performances élevées de lubrification. Comparés aux huiles à base d'esters obtenues à partir de graisses et d'huiles naturelles, ces molécules sont plus uniformes en taille, ce qui signifie qu'elles possèdent une plus grande stabilité thermique et à l’oxydation.

Les copolymères EO/PO sont utilisés pour les fibres chimiques texturées car, contrairement aux huiles minérales, ils n'interfèrent pas dans le procédé.

La structure chimique de ces lubrifiants synthétiques peut être schématisée comme suit :

S-(EO)x-(PO)y-B, où

S = constituant de départ : il peut s'agir d'alcools à chaîne courte (par exemple C₄-), de polyols, d'acides organiques ou d'amines primaires ;

B = constituant bloc : il peut s'agir d'éthers (OR), d'esters (COOR), d'acétales CH(OR)₂ ou OH

Les additifs EO/PO à haut poids moléculaire (la somme des unités EO et PO est supérieure à 15 moles et la chaîne des PO est supérieure à 5) sont difficilement ou pas du tout biodégradables.

Les silicones sont utilisés comme lubrifiants dans différents domaines, dont la production de fibres comme l'élasthanne et le polyamide. Chimiquement inertes, non toxiques, résistantes au feu et hydrophobes, elles sont d'un grand intérêt pour les applications impliquant des températures extrêmes et exigeant une grande stabilité thermique et à l'oxydation.

Les silicones présentent le niveau de DCO le plus élevé de tous les lubrifiants et sont difficilement biodégradables. Toutefois, ils sont bioéliminables et ne présentent pas de dangers majeurs pour la vie aquatique. Leur principal inconvénient est qu'ils sont difficiles à émulsifier et à éliminer de la fibre. A cet effet, on utilise fréquemment les APEO dont un pourcentage assez élevé (environ 40 %) reste sur la fibre après lavage ; ce qui augmente les rejets gazeux lors des traitements haute température.

Agents émulsifiants

Afin d'appliquer l'agent de préparation par voie aqueuse si le lubrifiant n'est pas soluble dans l'eau, la formulation contient généralement un agent émulsifiant à base de tensio-actifs anioniques et non ioniques. Les principaux tensio-actifs utilisés sont les suivants :

tensio-actifs anioniques

huiles végétales sulfonées et sulfatées

tensio-actifs non ioniques

alcools gras éthoxylés

acides gras éthoxylés

esters de sorbitan éthoxylés

éthoxylates d'alkylphénol (APEO)

glycérides partiels et triglycérides éthoxylés

Agents mouillants

Ce sont généralement des phosphates d'alkyl à chaîne courte.

Produits antistatiques

Les tensio-actifs anioniques ont également des propriétés antistatiques. Les monoesters et diesters à base de pentoxydes phosphorés (principalement leurs sels de potassium) sont utilisés comme produits antistatiques spéciaux. Il en est de même pour les tensio-actifs amphotères, tels que les sarcosides, aminoxydes et les sulfosuccinates.

Additifs

Les préparations aqueuses peuvent être attaquées par des bactéries, elles doivent donc contenir un bactéricide. Des biocides tels que les composés à teneur en formaldéhyde peuvent être appliqués avec une charge d'environ 50 mg/kg de fibre. Des composés hétérocycliques (des dérivés d'imidazolinone et d'isothiazolinone) peuvent également être utilisés avec une charge d'environ 2 mg/kg de fibre.

Si les agents de préparation sont appliqués sous forme d'huiles non diluées ou de solutions suffisamment stables, au lieu d'émulsions aqueuses, l’ajout de biocides peut être évité, à moins que ces derniers ne soient nécessaires pour protéger le fil pendant le stockage.

Les quantités de substances actives ajoutées aux fibres et la composition des formulations utilisées varient de façon significative selon le type de fibre et l'utilisation finale. Le tableau 8.1 donne une vision globale des quantités appliquées et des flux de pollution associés. Une description plus détaillée sur les formulations types et sur la charge appliquée au support est fournie dans les sections ci-après (selon une version mise à jour de [7, UBA, 1994] ). Le tableau 8.1 ne fait aucune distinction entre les différents types de fibres ; seules les fibres élastomères et les fibres destinées à la production de tricots ont fait l'objet d'un examen à part, car les quantités appliquées sont plus importantes dans ces cas. En outre, la charge indiquée dans la colonne "Production du fil" se réfère à la quantité globale d'agents de préparation appliquée sur la fibre après la fabrication de la fibre elle-même (y compris les huiles de bobinage, de retordage et les huiles appliquées sur le filament après le procédé de texturation, etc.).

Production de la fibre

Production du fil

Total

g/kg de support

DCO

mgO₂/g

g/kg de support

DCO

mgO₂/g

g/kg de support

DCO

mgO₂/g

Filament plat

non élastomère 

10

2 000

20

3 000

30

2 700

élastomère 

100

1 000

50

1 000

150

1 000

filament destiné aux tricots

10

2 000

30

3 000

40

2 750

Filament texturé

non élastomère

8

2 000

20

3 000

28

2 700

filament destiné aux tricots

8

2 000

30

3 000

38

2 800

Fibres discontinues

non élastomères

3

2 000

20

3 000

23

2 850

élastomères

50

1 000

50

1 000

100

1 000

fil destiné aux tricots

3

2 000

30

3 000

33

2 900

Source : [194, Comm., 2001]

Tableau 8.1 : Quantités de produits auxiliaires appliquées sur la fibre et le fil au cours du procédé de fabrication

8.2.1       Additifs aux solutions de filature et aux bains de filature

Seuls les produits auxiliaires qui sont éliminés par lavage au cours du pré-traitement sont mentionnés dans ce groupe. Les produits auxiliaires, appelés "agents modificateurs", utilisés pour la viscose, sont les plus importants. La charge appliquée varie entre 5 mg/kg de fibres et quelques grammes par kilogramme de fibre, selon le domaine d'application. Ils sont principalement constitués d'amines grasses éthoxylées ou d'éthers polyéthylène glycol avec des poids moléculaires d'environ 1 500. Au cours du lavage, plus de 90 % de ces substances sont éliminées.

8.2.2       Agents de préparation en filature primaire

Ces agents de préparation sont appliqués (principalement sous forme de solutions aqueuses) pendant la fabrication de fibres chimiques, directement après la filature primaire (voir section 2.2). Ils permettent la réalisation des procédés ultérieurs comme l’étirage, le retordage, l'ourdissage, la texturation et les autres opérations de filature (filature secondaire dans le cas des fibres discontinues).

Les agents de préparation confèrent aux fibres chimiques les caractéristiques nécessaires -coefficient de friction, charge électrostatique et cohésion dans le cas des fils multifilaments-, non seulement entre les fibres, mais aussi entre les fibres et les éléments de guidage des machines.

Les substances utilisées ont en général une grande affinité avec l'eau, soit parce que les agents émulsifiants sont déjà contenus dans les formulations, soit parce que les molécules du lubrifiant sont elles-mêmes auto-émulsifiantes.

Les charges appliquées et les caractéristiques des formulations sont données pour :

les fibres continues non texturées (tableau 8.2)

les fibres continues texturées (tableau 8.3)

les fibres discontinues (tableau 8.4).

Support textile 

Agents de préparation

(g/kg de support textile)

Explications

Polyester

5 à 10

La teneur en lubrifiants est de 40 à 70 %, la fraction restante est constituée d'émulsifiants (mélanges de tensio-actifs non ioniques et anioniques, tels que les alcools gras et les acides gras éthoxylés, les huiles végétales sulfonées et sulfatées), d'agents mouillants (les phosphates d'alkyl à chaîne courte), d’agents antistatiques (par exemple, les monoesters et diesters de pentoxydes phosphorés, les sarcosides, aminoxydes et les sulfosuccinates).

Polyamide

8 à 12

De composition identique à celle ci-dessus

Acétate de cellulose

Viscose

20

10

La teneur en lubrifiants dans les formulations est d'environ 60 à 85 %. On peut utiliser des huiles minérales moins raffinées que celles employées pour les fibres polyester et polyamide.

Polypropylène

5 à 15

Les agents de préparation sont composés à 100 % de tensio-actifs (habituellement 90 % de composés alkoxylates et de 10 % d'esters phosphoriques en tant que produits antiélectrostatiques et additifs).

Elasthanne

30 à 70

Les agents de préparation sont principalement à base de polydiméthylsiloxanes.

Source : [179, UBA, 2001]

Remarque :

Les charges indiquées sont fonction de la quantité de substance active, et non pas de la quantité d'émulsion aqueuse appliquée.

Tableau 8.2 : Quantités d’agents de préparation appliquées aux filaments (fils plats) non texturés

Support textile  

Agents de préparation

(g /kg de support textile)

Explications

Polyester

3 à 8

Les agents de préparation de filature sont constitués de 50 à 90 % d'additifs EO/PO. Comme dans le cas des filaments plats, ils contiennent des composés non ioniques et anioniques (voir tableau 8.2).

Polyamide

3,5 à 5,5

7 à 12

Les agents de préparation sont à base d'additifs EO/PO ainsi que d’esters d’huiles (les huiles minérales ne sont pas utilisées).

Charge appliquée sur les fils pour tapis.

Par le passé, les agents de préparation étaient à base d'huiles minérales émulsifiées. De nos jours, ces formulations ne sont que très rarement utilisées. Elles ont été remplacées par des huiles d’esters (esters de triméthylol propane et esters de penta-érythritol) que l'on applique avec des tensio-actifs non ioniques.

Polypropylène

8 à 12

8 à 15

Les agents de préparation sont constitués à 100 % de tensio-actifs (les mêmes que ceux utilisés pour les filaments plats - voir tableau 8.2).

Charge appliquée sur les fils pour tapis.

Source :  [179, UBA, 2001]

Remarque :

Les charges indiquées sont fonction de la quantité de substance active et non pas de la quantité d'émulsion aqueuse appliquée.

Tableau 8.3 : Quantités d’agents de préparation appliquées sur les filaments texturés (fils texturés)

Support textile

Agents de préparation

(g/kg de support textile)

Explications

Polyester

-          type coton

-          type laine

1 à 1,8

2 à 2,5

Ils sont constitués de 50 à 80 % d'esters phosphoriques et de leurs sels, et de 20 à 50 % de tensio-actifs non ioniques, tels que les éthoxylates d'acide gras et les éthoxylates d'alcool gras et, en quantités mineures, de différents additifs.

Polyamide

4 à 6

Les fibres discontinues de polyamide sont normalement destinées aux fils pour tapis. Les agents de préparation correspondants sont de composition similaire à ceux utilisés pour les fibres polyester. Les huiles minérales et les huiles d’esters peuvent également faire partie des recettes.

Viscose

3 à 6

On utilise des tensio-actifs non ioniques (éthoxylates d'acide gras) ; les savons d'acide gras et les sels d'esters phosphoriques pouvant être des ingrédients complémentaires.

Polypropylène

5 à 10

La composition des formulations est identique à celle utilisée pour les fils de filaments (voir tableau 8.2).

Polyacrylique

3 à 8

On utilise différents types de formulations (par exemple, les condensats d'amine grasse, les composés d'ammonium quaternaire à chaîne courte). Ces composés sont difficiles à éliminer au cours des procédés subséquents.

On applique également des composés anioniques et non ioniques (les mêmes que ceux utilisés pour les fibres de polyester).

Source : [179, UBA, 2001]

Remarque :

Les charges indiquées sont fonction de la quantité de substance active et non pas de la quantité d'émulsion aqueuse.

Tableau 8.4 : Quantités d’agents de préparation appliquées sur les fibres discontinues chimiques

8.2.3       Agents de préparation utilisés en filature secondaire (agents de conditionnement et lubrifiants de filature)

Il n'existe aucune définition précise pour ces produits. Dans le texte qui suit, les agents de préparation utilisés en filature secondaire pour les fibres discontinues synthétiques et du coton sont désignés par "agents de conditionnement", tandis que les agents de préparation pour la laine sont appelés "lubrifiants de filature".

Les agents de conditionnement sont également nécessaires pour la filature secondaire de fibres synthétiques, si celles-ci ont précédemment fait l'objet d'un blanchiment ou d'une teinture. En effet, la quantité appliquée initialement est perdue au cours de ces étapes.

La composition chimique des agents de conditionnement destinés aux fibres synthétiques est similaire à celle des agents de préparation utilisés en filature primaire de fibres discontinues (voir tableau 8.4). La charge se situe entre 1 et 10 g/kg de fibres.

Les lubrifiants de filature sont appliqués sur les fibres de laine pour améliorer les performances mécaniques pendant la fabrication du fil (filature). Leur application intervient généralement sous forme d'émulsions aqueuses, raison pour laquelle ils contiennent également un agent émulsifiant et un biocide pour éviter une dégradation biologique. Dans la plupart des cas, l'agent émulsifiant est à base d'APEO [66, CRIT, 1999] , bien que, selon d'autres sources ( [32, ENco, 2001] ) la majorité des fournisseurs ait cherché à éliminer les éthoxylates d'alkylphénol en les remplaçant pour des éthoxylates d'alcool linéaires.

Si le lubrifiant doit être appliqué sur les mélanges de laine avec des fibres synthétiques, un produit antistatique est également nécessaire.

En ce qui concerne la laine et ses mélanges avec des fibres synthétiques, on peut identifier quatre types de lubrifiants de filature [32, ENco, 2001] :

huiles émulsifiables à base de laine de roche, constituées d'un mélange d'huile minérale raffinée (teneur en polyaromatiques <1 % ) et d'un émulsifiant.

lubrifiants dispersables dans l'eau (parfois appelés " super huiles minérales" ou "semi-synthétiques") à base d'un mélange d'huile minérale raffinée, d'huiles grasses saponifiables et d'un émulsifiant. Ces formulations contiennent en règle générale une proportion plus importante d'agents émulsifiants que d'huiles de laine de roche émulsifiables.

lubrifiants synthétiques solubles dans l'eau, à base de polyéthylène glycols et polypropylène glycols, qui sont particulièrement utiles si le fil doit être lavé dans le bain de teinture, mais qui peuvent également être utilisés sur des fils qui seront lavés au cours d'une opération distincte.

lubrifiants pour filature à sec (uniquement pour les fils pour tapis – voir section 2.14.5.1), qui diffèrent de ceux qui précèdent par une application en quantités moindres et qui restent sur le fil après sa transformation en tapis. Ces substances contiennent généralement une quantité de produits antistatiques plus élevée.

Le tableau 8.5 indique les charges pour le coton, les fibres discontinues de viscose et la laine.

Support textile

Agents de préparation
(g/kg de support textile)

Explications

laine et coton-laine ; (longueur des fibres discontinues > 60 mm)

30 à 50

8 à 10

<10

Charge appliquée en "filature par ensimage" de fils cardés.

Charge appliquée en "filature à sec" de fils cardés sans teinture subséquente.

Charge appliquée en filature de fils semi-peignés (normalement 1 % de l'huile n'est pas éliminé du fil avant teinture).

Coton ou viscose

4

On utilise de nombreuses recettes qui, pour la plupart, contiennent des huiles blanches et des huiles d’esters (30 à 40 %) et des
tensio-actifs non ioniques. Il existe également des recettes sans huile.

Source : [179, UBA, 2001]

Remarque :

Les charges indiquées sont fonction de la quantité de substance active et non pas de la quantité d'émulsion aqueuse.

Tableau 8 . 5 : Quantités d’agents de conditionnement et de lubrifiants appliquées au coton, à la viscose (fibres discontinues) et à la laine.

Si un traitement ultérieur est prévu sur les fils teints ou les flocs, une quantité supplémentaire de produits de conditionnement (3 à 5 g/kg) est généralement appliquée en discontinu par épuisement du bain au niveau de l'ennoblissement. Il se peut ainsi que les taux d'épuisement pour les fibres polyester et polyamide soient très faibles (10 à 30 %). Inversement, ils sont relativement élevés pour le coton et les fibres polyacryliques (>80 %).

8.2.4       Huiles de bobinage, huiles d'ourdissage et de retordage

Les procédés tels que le bobinage, le retordage et l'ourdissage de filaments plats et texturés ainsi que de filés de fibres discontinues nécessitent l'application de produits chimiques pour améliorer le lissage, la lubrification et les propriétés antistatiques.

Les huiles destinées au bobinage, à l'ourdissage et au retordage, et celles utilisées pour les filaments après texturation (parfois appelées huiles de recouvrement) sont constituées pour 70 à 95 % d'huiles blanches et pour 5 à 30 % de tensio-actifs non ioniques, en particulier alcools gras et éthoxylates d'acides gras. Les huiles de retordage sont souvent des huiles d’esters qui sont plus biodégradables que les huiles blanches. Les huiles d’esters s'utilisent plus spécialement lorsqu’on souhaite éviter ou réduire l’émission du lubrifiant, notamment au cours de la thermofixation.

La quantité d’huiles de bobinage dépend des procédés ultérieurs et du titre du fil. Pour les fibres de polyester, elle varie de 5 à 30 g/kg (15 g/kg en moyenne). Pour les fibres polyamide ordinaires, la charge est de 5 g/kg et pour les fibres polyamide très élastiques, elle s'élève entre 15 à 20 g/kg. Des étoffes d'importation peuvent avoir une charge en huiles de bobinage supérieure à 50 g/kg.

La charge en huiles d'ourdissage et de retordage se situe aux alentours de 5 g/kg.

8.2.5       Huiles de tricotage

Les aiguilles des métiers à tricoter doivent être lubrifiées avec des huiles dites aussi huiles pour les métiers à tricoter. Les pertes d'huiles dues à la machine s’imprègnent sur le tricot (environ 4 à 8 % du poids de la fibre). Actuellement, il peut s'agir d'huiles synthétiques, mais dans la pratique, des formulations à base d'huile minérale sont encore fréquentes. Cela signifie également que l'adjonction de tensio-actifs dans le bain de lavage est nécessaire pour les émulsifier.

8.3      Agents d'encollage

La présente section renseigne sur :

les caractéristiques des agents d'encollage les plus utilisés,

les quantités d'agents d'encollage appliquées sur les différents supports (tableau 8.6),

les valeurs spécifiques des DCO et DBO₅ pour les agents d'encollage les plus utilisés (tableau 8.7).

Amidon

L'amidon constitue l'agent d'encollage naturel le plus utilisé qui est dérivé de substances variées, en particulier du maïs et des pommes de terre. Il n'est pas toujours adapté aux usines de tissage performante. Stocké à basse température, il a tendance à se solidifier sous la forme d'une masse pâteuse et à se déshydrater (rétrogradation). Cette déshydratation entraîne de mauvaises propriétés de stockage, la formation d'une peau et de dépôts sur les rouleaux ainsi qu'une force d'adhésion réduite. Pour ces raisons, l'amidon naturel est couramment utilisé dans une formulation en même temps que d'autres agents d'encollage [186, Ullmann's, 2000] .

L'amidon est entièrement éliminé du support de manière naturelle, mais il n'est que modérément soluble dans l'eau, l'action d'enzymes animales ou végétales étant nécessaire. Ces enzymes décomposent l'amidon en sucres solubles dans l'eau, qui sont ensuite éliminés par lavage avant le débouillissage. Il en résulte que l'amidon ne peut être recyclé et qu'il est à l'origine de la plupart de la charge en DCO dans les effluents issus de l'ennoblissement. En outre, comparé à d'autres agents d'encollage, l'amidon doit être appliqué à un taux environ deux fois plus élevé que celui utilisé avec la carboxyméthylcellulose (CMC) en raison de son effet d'encollage plus faible, ce qui conduit à une charge en DCO plus importante dans les eaux usées. 

Dérivés d'amidon

Les dérivés d'amidon, parmi lesquels figurent les dextrines, les esters et les éthers d'amidon, remplacent de plus en plus les amidons naturels car leur tendance à la rétrogradation est considérablement plus réduite.

Les esters d'amidon les plus couramment utilisés sont les esters issus de l'acide phosphorique (phosphates d'amidon) et des acides acétiques (amidons d’acétyle).

Les amidons d’hydroxyéthyle, d’hydroxypropyle et de carboxyméthyle constituent les éthers d'amidon les plus couramment utilisés.

Il est possible de réduire, dans une grande mesure, les esters d'amidon par un traitement biologique. Les éthers d’amidon sont par contre plus difficilement biodégradables. Toutefois, grâce aux nombreuses modifications chimiques possibles, il est possible de produire des agents d'encollage de bonne qualité, qui sont pratiquement entièrement biodégradables.

Tout comme l'amidon naturel, les dérivés d'amidon doivent être appliqués dans une quantité presque deux fois supérieure à celle des agents d'encollage à base de la carboxyméthylcellulose ou des agents d'encollage synthétiques, d'où une DCO plus importante dans les effluents.

Dérivés de cellulose (carboxyméthylcellulose)

La carboxyméthylcellulose de sodium (CMC) constitue l'unique dérivé de cellulose soluble dans l'eau, utilisé en tant qu'agent d'encollage. Elle est produite par réaction de la cellulose avec l'hydroxyde de sodium et le chloroacétate de sodium, ce qui dépolymérise également le polymère de cellulose.

La CMC constitue l'additif que l'on préfère utiliser pour augmenter l'adhésion des agents d'encollage à base d'amidon sur le coton.

La longueur de sa chaîne et le degré de substitution exercent une influence sur le niveau de la réduction biologique. Néanmoins, la carboxyméthylcellulose (CMC) doit être classée comme étant très difficile à dégrader.

Selon UBA, seulement 20 % de la quantité initiale sont éliminés après 7 jours, bien que les rapports indiquent également que dans des conditions favorables (en particulier à haute température), la CMC peut être réduite après de longues périodes d'adaptation (> 4 semaines) [7, UBA, 1994] . D'autres sources mentionnées par UBA déclarent que le taux de réduction biologique de 60 % est obtenu après 7 jours.

Dérivés de galactomannanes

Les dérivés de galactomannanes d’hydroxypropyle et de carboxyméthyle sont solubles dans l'eau et faciles à éliminer par lavage. En général, ils peuvent atteindre des taux élevés de réduction biologique (supérieurs à 90 %). Toutefois, leur biodégradabilité ainsi que d'autres propriétés peuvent varier de façon significative selon le poids moléculaire et le rapport mannose/galactose.

Alcool polyvinylique (PVA)

L'alcool vinylique polymérique n'existant pas, l'alcool polyvinylique est produit par hydrolyse de l'acétate polyvinylique.

Les degrés de polymérisation et d'hydrolyse déterminent les propriétés de l'encollage. Il existe deux degrés d'hydrolyse : l'hydrolyse partielle à un taux d'environ 88 % et l'hydrolyse totale à un taux d'environ 98 %.

Pour les agents d'encollage à base de PVA, on préfère un taux d'hydrolyse partiel, qui leur confère une solubilité maximale dans l'eau et une forte adhérence sur les fibres non polaires telles que les fibres de polyester. En plus de ces alcools polyvinyliques de qualité ordinaire, on utilise également des copolymères à base de méthacrylate de méthyle ou à base de co-monomères à groupes carboxyles en tant qu'agents d'encollage.

Les degrés de polymérisation et d'hydrolyse entraînent des écarts en terme de biodégradabilité entre les différents types d'alcools polyvinyliques. Le PVA ne présente aucune toxicité grave pour les micro-organismes et n'entrave pas la nitrification. Il peut être quantitativement éliminé par dégradation biologique, suite à l'adaptation de la boue. Pour une réduction de 90 %, les conditions sont les suivantes : des concentrations relativement élevées (20 mg/l), une température supérieure à 18ºC et une charge régulière sur une longue période (pendant la saison d'hiver et la période des vacances, des problèmes peuvent se présenter) [7, UBA, 1994] . Avec une telle adaptation, le PVA peut être classé comme présentant une bonne bioéliminabilité.

Polyméthacrylates

Les polyméthacrylates ayant une structure chimique considérablement variable (dont les motifs peuvent être l'acide acrylique, les esters acryliques, l'acrylamide, l'acrylonitrile et l'acide méthacrylique) ont un champ d'application très large. Les monomères hydrophiles, tels que l'acide méthacrylique et ses sels ou l'acrylamide, ont une bonne adhésion sur les fibres polaires et sont facilement éliminés par lavage. Les monomères hydrophobes, tels que les esters acryliques, augmentent l'élasticité du film d'encollage et améliorent la facilité d'élimination des eaux usées.

Les polyméthacrylates ne peuvent pas être réduits par traitement biologique, même après une période d'adaptation. Les produits hydrophiles qui réagissent en tant que polyélectrolytes hydrophiles ne peuvent même pas être éliminés de la phase aqueuse.

Les polyméthacrylates à base d'esters représentent une amélioration. Dans ce cas, grâce à la présence de groupes hydrophobes, les polyméthacrylates peuvent être bioéliminés à 90 % par adsorption sur la boue, après un temps de séjour de 6 à 9 heures (ce qui, dans la pratique, est renouvelé) [18, VITO, 1998] . Cependant, il est important de souligner que la courbe de bioélimination soulève un certain nombre de questions sur les mécanismes d'élimination (qui ne sont pas évidents).

Polyesters

En règle générale, les polyesters sont des condensats d'acides dicarboxyliques aromatiques à base de diols (éthylène glycol, diéthylène glycol, par exemple) et d'acides dicarboxyliques aromatiques sulfonés (les derniers assurant la solubilité ou la dispersabilité dans l'eau, sont principalement ajoutés pour améliorer l'affinité tinctoriale).

Leur biodégradabilité est mauvaise, mais ils sont bioéliminables dans une certaine mesure [77, EURATEX, 2000] . On les utilise principalement pour l'encollage de fils de filaments plats. On les retrouve également en tant que co-constituants dans les agents d'encollage destinés aux mélanges contenant des fibres discontinues de polyester.

Support textile    

Agent d’encollage
(g/kg de fil de chaîne) ⁽¹⁾

Explications 

Fibres discontinues

-          Coton et coton/ polyester

-          Viscose

-          Laine

80 à 200

40 à 120

0 à 20 ⁽²⁾

En tant qu'agents d'encollage, on applique de l'amidon et des dérivés d'amidon, très souvent en combinaison avec le PVA, la CMC ou les polyacrylates. Pour cette raison, le rapport entre l'amidon/les dérivés d'amidon et les agents d'encollage synthétiques est généralement de 3:1, et de 1:1 pour les métiers à tisser à jet d'air.     

Les charges dépendent surtout de la densité des fils de chaîne et de la nature de l'agent d'encollage (elle est beaucoup plus élevée pour l'amidon et les dérivés d'amidon (150 à 200 g/kg)).

La charge moyenne est de 60 g/kg. On applique habituellement des combinaisons de tous les agents d'encollage disponibles, à savoir, les polyacrylates en combinaison avec la CMC et/ou les dérivés d'amidon.

Les tissus en laine étant habituellement fabriqués avec du fil retors, les fils de chaîne du processus de tissage ne doivent pas être encollés.

Dans le cas de fils simples (ce qui n'est pas très significatif dans la pratique), on utilise jusqu'à 200 g/kg d'amidon et dérivés d'amidon (80 %) en combinaison avec des agents d'encollage synthétiques.

Fils de filaments

-          Polyester

-          Polyamide

-          Viscose

-          Acétate de cellulose

40 à 60

80 à 120

20 à 50

15 à 30

15 à 60

Pour 90 % de fils plats à base de fibres de polyester, on utilise des agents d'encollage polyester (qui peuvent être dispersés), les 10 % restants étant encollés avec des agents d'encollage à base de PVA modifié et de polyacrylate.

Il s'agit de la charge pour les fils texturés ; env. 80 g/kg pour les agents d'encollage polyester, env. 120 g/kg pour les agents à base de PVA et env. 100 g/kg pour ceux à base de polyacrylates.

On utilise l'acide polyacrylique en tant qu'agent d'encollage, en appliquant 50 g/kg uniquement sur des tissus très fins.

Le plus souvent pour des doublures, pour lesquelles on utilise des agents d'encollage à base de polyacrylates.

On applique des polyacrylates et l'acétate de polyvinyle.

Source : [179, UBA, 2001]

Remarques :

⁽¹⁾ Les chiffres se réfèrent aux tissus avec 60 % de fils de chaîne. 

⁽²⁾ en tant que cire

Tableau 8.6 : Quantités d'agents d'encollage appliquées sur différents types de supports

Connaissant la quantité d'agents d'encollage appliquées sur les différents supports, les calcul/estimation des charges en DBO₅ et DCO sont possibles, sous réserve de disposer des valeurs de DBO₅ et DCO spécifiques qui sont présentées dans le tableau 8.7.

Type d'agent d'encollage

DCO

(mg O₂/g d’agent d’encollage)

DBO5 

(mg O₂/g d’agent d’encollage)

Amidon

900 à 1 000 *¹

500 à 600

CMC

800 à 1 000 *¹

50 à 90

PVA

env. 1 700 *¹

30 à 80 *²

Polyacrylates

900 à 1 650

< 50

Galactomannanes

1 000 à 1 150 *¹

400

Dispersions de polyester

1 450 à 1 700

< 50

Agents d'encollage à base de protéines

1 200

700 à 800

Source : [179, UBA, 2001]

Remarques

*1  Sur la base de la teneur habituelle en humidité du produit

*2  Pour les inocula (boues activées) non adaptés

Tableau 8 .7 : Valeurs de DCO et DBO₅ spécifiques pour la plupart des agents d'encollage

8.4      Détergents et agents mouillants

On utilise ces produits auxiliaires principalement au cours des opérations de pré-traitement (lavage, mercerisage, blanchiment), afin de permettre :

le " parfait" mouillage de la matière textile,

l'émulsification d'impuretés lipophiles,

la dispersion de substances insolubles et de produits de dégradation.

Les tensio-actifs ioniques et anioniques sont les composés que l'on utilise plus fréquemment à cet effet (voir également section 8.1). Le tableau 8.8 reprend quelques exemples de produits commercialisés sur le marché.

Classe

Exemples de produits commercialisés sur le marché

Biodégradabilité (1)

Bioéliminabilité

(2)

Non ioniques

Ethoxylates d'alcools et d'alcools gras

>90 %

80 à 85 %

Ethoxylates d'acides gras           

>90 %

80 à 85 %

Ethoxylates d'alkylphénol (APEO)

~60 %

54 à 58 % (de métabolites toxiques)

Ethoxylates d'amines gras

60 à 80 %

72 à 73 %

Anioniques

Sulfonates d'alkyle               

>98 %

Alkyl-aryl sulfonates

>98 %

Sulfates d'alkyle

>98 %

Sulfosuccinates de diakyle

>98 %

Carboxylates d'alkyle (par exemple le palmitate de sodium et le stéarate de sodium)

>98 %

Alkanolamides sulfatés   

n.d.

Remarques :

(1) Test OCDE 301 E

(2) Test OCDE 302 B

Source : [77, EURATEX, 2000] , [218, Comm., 2000]

Tableau 8.8 : Composé-types utilisés en tant que détergents et agents mouillants

8.5      Produits auxiliaires contenant des agents séquestrants

La présence d'ions de métaux alcalino-terreux (calcium et magnésium) et/ou d'autres métaux (en particulier le fer) peut avoir d'importants effets négatifs sur différents procédés au mouillé, non seulement au cours du pré-traitement, mais aussi durant la teinture. Bien que les usines d'ennoblissement utilisent de l'eau purifiée et adoucie, souvent cela ne suffit pas et il convient d'ajouter aux bains des formulations de produits auxiliaires spécifiques contenant des agents complexants.

Les produits auxiliaires ayant cet effet sont souvent classés selon le procédé spécifique pour lequel on les utilise (agents extracteurs, agents séquestrants/dispersants, etc.). Les EDTA, NTA, DTPA, les acides phosphoniques et les dérivés d'acides gluconiques constituent les agents complexants le plus couramment utilisés.

Les agents stabilisateurs du peroxyde d'hydrogène représentent une autre catégorie importante de produits auxiliaires contenant des agents complexants. La décomposition incontrôlée du peroxyde d'hydrogène donne lieu aux radicaux OH* qui attaquent la fibre de cellulose. Cette attaque commence par l'oxydation des groupes hydroxyles et se termine éventuellement par un clivage des molécules cellulosiques, ce qui a pour effet de réduire le degré de polymérisation. Cette réaction est catalysée par des métaux lourds, tels que le fer, le manganèse, le cuivre et le cobalt.

Pour inhiber ces réactions, on applique habituellement des agents stabilisateurs du blanchiment qui contiennent des agents séquestrants. Les EDTA, DTPA, NTA, gluconates, phosphonates et les polyacrylates constituent des agents stabilisateurs typiques.

Les problèmes environnementaux associés aux séquestrants proviennent des propriétés mêmes pour lesquelles on les utilise, à savoir leur aptitude à former des complexes stables avec des métaux lourds. Les EDTA, NTA, et DTPA en particulier forment des complexes métaux très stables. De même, les EDTA et DTPA sont également des composés difficilement éliminables. Pour cette raison, ils risquent de passer non dégradés à travers une station d’épuration des eaux usées classique, libérant de ce fait éventuellement des métaux dans le milieu récepteur ou remobilisant des métaux lourds dans les sédiments aquatiques.

Le NTA est biodégradable (lorsqu'il est traité par nitrification dans les stations d'épuration des eaux usées), et des études récentes ont démontré qu'il ne joue qu'un rôle mineur, sinon aucun, dans la remobilisation de métaux lourds dans les sédiments aquatiques [280, Allemagne, 2002] .

Pour les autres substances organiques utilisées comme agents complexants, on sait que les gluconates sont biodégradables ; les phosphonates ne sont pas biodégradables mais bioéliminables (on observe également la dégradation photocatalytique  [77, EURATEX, 2000] ).

8.6      Produits auxiliaires de teinture

8.6.1       Caractéristiques générales et aspects environnementaux

Les produits auxiliaires sont des composants essentiels dans les procédés de teinture. Cette section décrit ceux que l'on utilise le plus couramment pour faciliter le procédé de teinture et le rôle qu'ils jouent dans le procédé :

agents mouillants et pénétrants,

dispersants,

agents d'unisson,

générateurs d'acide,

agents anti-mousses,

véhiculeurs.

D'autres produits auxiliaires, tels que par exemple les agents complexants que l'on utilise également couramment pour les procédés de teinture, mais que l'on rencontre également au cours d'autres opérations, sont décrits dans les autres sections de cette annexe.

Les produits commerciaux sont généralement des préparations qui contiennent plusieurs constituants. Il s'agit principalement de tensio-actifs, mais d'autres substances qui ne présentent pas de tension de surface sont également fréquemment employées telles que les polymères et oligomères solubles dans l'eau et les dispersions de polymères.

A part quelques exceptions, les produits auxiliaires de teinture se retrouvent dans les eaux usées. Quelques-uns sont biodégradables (par exemple les éthoxylates d'alcool gras, les sulfonates d'alkylbenzène linéaires), tandis que d'autres le sont difficilement, tout en étant modérément solubles dans l'eau, raison pour laquelle ils sont éliminés par absorption sur la boue activée dans les stations d'épuration des eaux usées. Il existe, toutefois, une liste de substances solubles dans l'eau et difficilement éliminables par les stations d’épuration des eaux usées classiques. Les composés appartenant à cette catégorie et que l'on rencontre fréquemment parmi les produits auxiliaires de teinture, sont repris dans la liste ci-après :

Produits auxiliaires de teinture solubles dans l’eau mais difficilement éliminables

Remarques supplémentaires

Produits de condensation d'acides béta-naphtalène sulfoniques et du formaldéhyde

Les produits modifiés de la condensation de l'acide naphtalène sulfonique avec le formaldéhyde sont dit bioéliminables à environ 70 % selon le test OCDE 302B (voir également la section 4.6.3)

Sulfonates de lignine

Copolymères à base d'acide acrylique et d'acide maléique

Le taux d'élimination dépend de la teneur en ions Ca⁺⁺ dans les eaux usées.

Dérivés d'o-phénylphénol

Dérivés de méthylnaphthalène

Egalement toxiques pour les espèces aquatiques

Produits de condensation du sel de cyanamide-ammoniaque

Polyvinylpyrrolidone

Composés d'ammonium quaternaire

Egalement toxiques pour les espèces aquatiques

Amines grasses éthoxylées  

Ethoxylates d'alkylphénol

Les métabolites des éthoxylates d'alkylphénol exercent une influence sur la reproduction des espèces aquatiques par perturbation du système endocrinien (voir également section 8.1)

Composés aromatiques chlorés, tels que les trichlorobenzènes ou le dichlorotoluène (véhiculeurs)

Ils se caractérisent également par une toxicité aiguë élevée.

Dérivés du biphényl (véhiculeurs)

Ils se caractérisent également par une toxicité aiguë élevée.

8.6.2       Agents mouillants, pénétrants et désaérants

Il s'agit peut-être du groupe de produits le plus difficile à définir en terme de fonction technique. Les agents mouillants et désaérants assurent souvent la même fonction : celle d'expulser l'air du support textile contenu dans le bain de teinture. L'utilisation d'agents pénétrants est invariablement associée à la teinture de fils à haut coefficient de torsion pour lesquels ils améliorent le transfert du colorant dans l'assemblage de fils. A cet égard, on pourrait soutenir qu'il s'agit en fait d'un agent d'unisson. Tous les produits de cette classe sont des tensio-actifs puissants.

Les produits commerciaux couramment utilisés sont principalement des composés facilement bioéliminables, tels que les éthers et les esters polyglycoliques d'alcool (également sous forme de mélanges avec le sulfone d'alcane), mais on peut aussi rencontrer des produits faiblement dégradables, tels que les amines éthoxylées.

8.6.3       Dispersants

Les formulations des colorants de cuve, des colorants dispersés et des colorants au soufre présentent déjà une forte teneur en dispersants, ce qui permet de les utiliser sous forme de dispersions aqueuses. Au cours des étapes successives du procédé de teinture, on rajoute habituellement des dispersants (même pour d'autres classes de colorants) pour maintenir la stabilité de la dispersion tout au long du processus de teinture (ou d'impression).

Les substances couramment utilisées en tant que dispersants sont des produits de condensation de l'acide naphthalène sulfonique avec le formaldéhyde et les lignosulfonates. On applique également des tensio-actifs anioniques et non ioniques (par exemple les alcools éthoxylés, les alcools phosphatés et les sulfonates de naphthalène).

Les aspects environnementaux de ces substances sont traités dans la section 8.6.1, alors que la section 8.1. fournit une information plus générale sur les tensio-actifs. Il existe actuellement des dispersants présentant une bioéliminabilité améliorée pour certaines formulations de colorants (voir section 4.6.3).

8.6.4       Agents d'unisson

Pour les procédés de teinture en discontinu, on utilise les agents d'unisson pour améliorer la distribution uniforme du colorant à l'intérieur de la fibre. Il s'agit probablement de la classe la plus importante de produits auxiliaires destinés à la teinture, étant donné qu'une teinture grossière inégale n'est d'aucune valeur commerciale et difficile à corriger. Les agents d'unisson étant utilisés pour différents types de fibres, il est possible d'employer des substances diverses. Toutefois, pour les agents d'unisson, deux groupes principaux peuvent être identifiés : les produits qui présentent une affinité pour la fibre et ceux qui présentent une affinité pour le colorant. Les produits qui ont une affinité avec la fibre rivalisent avec le colorant pour des sites de fixation du colorant sur la fibre, réduisant ainsi le taux d'absorption du colorant et améliorant leur migration. Le deuxième groupe concerne les substances qui forment des complexes faiblement liés au colorant, réduisant ainsi sa mobilité et neutralisant dans quelques cas l'attraction électrostatique entre le colorant et la fibre. 

Les substances les plus couramment utilisées en tant qu'agents d'unisson figurent dans le tableau ci-dessous, regroupées selon la fibre sur laquelle on les applique et selon le colorant.

Fibre

Colorant

Constituants possibles

Fibres cellulosiques

Colorants de cuve

Ethoxylates d'alcool gras

Ethoxylates d'amines grasses

Amines du polyamide

Polyvinylpyrrolidone

Colorants directs

Tensio-actifs non ioniques, tels que les alcools gras éthoxylés, les amines grasses, les acides gras d'alkylphénol ou les polymères d'oxyde de propylène.

Tensio-actifs anioniques, tels que les sulfates d'alcool gras et les sulfates d'alkyl aryl.

Polyvinylpyrrolidone

Laine

Colorants acides, métallifères et réactifs

Amines grasses éthoxylées

Composés d'ammonium quaternaire

Anion bisulfate (HSO₄)⁻

D'autres tensio-actifs non ioniques, tels que les alcools gras éthoxylés, les acides gras, l'alkylphénol et les mercaptans gras peuvent également être retrouvés dans des produits spécifiques

Polyamide

Colorants acides et métallifères

Tensio-actifs anioniques, cationiques et non ioniques utilisés pour la laine.

Produits de condensation d'acides sulfoniques aromatiques, de sulfates d'alkyl (aussi appelés "Agents de réserve/agents bloquants polyamide").

Colorants dispersés

Tensio-actifs non ioniques

Polyester

Colorants dispersés (dans des conditions HT)

Huile de castor éthoxylée, acide stérique, alkylphénols.

Mélanges d'alcools, d'esters ou de cétones à longueur de chaîne moyenne et avec des systèmes d'émulsification.             

Par le passé, des véhiculeurs dangereux étaient utilisés en tant qu'agents d'unisson. De nos jours, on ne les utilise plus au cours de procédés de teinture à haute température.

Polyacrylonitrile

Colorants

basiques

Sels d'ammonium quaternaire avec des chaînes latérales d'alkyl gras C₁₂-C₁₄  (également connus comme retardateurs).

Sels d'ammonium quaternaire avec des systèmes à anneaux aromatiques

Tableau 8.9 : Composés habituellement rencontrés parmi les agents d'unisson

La section 8.6.1 traite des aspects environnementaux associés à l'utilisation de ces composés et la section 8.1. fournit une information plus générale sur les tensio-actifs.

8.6.5       Générateurs d'acide

Les produits appelés générateurs d'acide représentent une gamme plus perfectionnée de produits destinés à modifier le pH du bain de teinture. Il s'agit d'esters d'acide hydrolisables, qui se dégradent pendant la teinture, abaissant progressivement le pH. Le changement du pH intervient au moment où l'acide est libéré par hydrolyse pendant la montée en température du bain ou lorsque l'un des constituants acide/basique est transféré vers un autre milieu, telle que la fibre ou l'air, par exemple l'ammoniac se libérant dans l'air avec le sulfate d'ammonium.

Ils sont largement utilisés pour les fibres de laine et/ou de polyamide afin de contrôler l'absorption du colorant anionique sur la fibre. On les utilise également pour les mélanges coton/polyester lors de la teinture en colorants dispersés et en colorants réactifs au cours du procédé à bain unique et en une seule étape.

Dans les produits commerciaux, on rencontre couramment les esters d'acide organiques, les éthoxylates d'alcool gras et les sulfonates aromatiques, qui présentent habituellement une bonne bioéliminabilité.

8.6.6       Agents anti-mousses

On utilise des produits formulés destinés à supprimer la formation de mousse qui n'ont aucun effet négatif sur le résultat de la teinture. La plupart sont à base de dérivés siliconés. 

8.6.7       Véhiculeurs

Les accélérateurs de teinture (appelés véhiculeurs) sont utilisés pour la teinture en discontinu des fibres synthétiques (en particulier les fibres polyester) pour améliorer l'absorption et la diffusion des colorants dispersés à l'intérieur de la fibre à basse température. Ils sont également importants pour la teinture de mélanges de fibres en laine et polyester, étant donné que la laine ne résiste pas à la teinture dans des conditions de températures élevées (au-dessus de 100°C). Les formulations de véhiculeurs contiennent 60 à 80 % de substance active et 10 à 30 % d'agent émulsifiant et parfois un faible pourcentage de solvant.     

On trouve dans les véhiculeurs les substances actives ci-après :

les benzènes halogénés (1,2-dichlorobenzène, 1,2,4-trichlorobenzène, dichlorotoluène),

les hydrocarbures aromatiques, tels que l'alpha-méthylnaphtalène et le béta-méthylnaphtalène, le diphényl, le triméthyl-benzène, etc..,

les phénols, tels que l'o-phénylphénol, le benzylphénol, etc..,

l'acide carboxylique et ses esters (benzoate de méthyle, benzoate de butyle, le benzoate de benzyle), le méthylsalicylate, l'acide phtalique, le diméthylphtalate, le dibutylphtalate et le diéthylhexylphtalate,

les phtalimides d'alkyle, tels que le N-butylphtalimide.

La plupart des substances mentionnées ci-dessus sont toxiques pour l'homme, les organismes aquatiques et la boue activée. L'épuisement des véhiculeurs hydrophobes sur le support est d'environ 75 à 90 %, alors que les véhiculeurs hydrophiles, tels que les phénols (par exemple l'o-phénylphénol), les dérivés du benzoate, les N-alkylphtalimide et méthylnaphtalène sont en grande partie retrouvés dans les eaux usées. A l'exception des benzoates (biodégradables) et des N-alkylphtalimide (bioéliminables), ils sont tous difficilement dégradables et risquent de passer à travers le système d'épuration des eaux usées. En outre, les véhiculeurs qui restent sur la matière textile (les véhiculeurs hydrophobes) s'évaporent partiellement au cours des traitements thermiques ultérieurs (pendant les procédés de séchage ou de fixation), générant ainsi des effluents gazeux.

Les esters d'acide carboxylique et les dérivés d'alkylphtalimide constituent aujourd'hui les substances les plus fréquemment utilisées en Europe en tant que véhiculeurs. Néanmoins, des véhiculeurs tels que le méthylnaphtalène, le mono-, di- ou tri-chlorobenzène, le biphényl phénol, l'orthophényl phénol et l'alcool benzylique seraient encore utilisés [61, L. Bettens, 1999] .

8.7      Produits auxiliaires pour l'impression

8.7.1       Produits auxiliaires pour l'impression "fixé-lavé"

Epaississants

Les épaississants sont des constituants essentiels des pâtes d'impression. Ils empêchent l'écoulement capillaire entre les fils du tissu, entravant ainsi la diffusion du colorant. Les émulsions huile/eau utilisées par le passé en tant qu'épaississants sont actuellement en grande partie remplacées par des formulations similaires à celles utilisées pour l'encollage des fils de chaîne. Parmi les constituants habituels des épaississants actuels, il y a les polysaccharides naturels, non modifiés ou chimiquement modifiés (par exemple les dérivés de graines, les produits de dégradation de l'amidon, les alginates) et les polymères entièrement synthétiques (principalement à base d'acide polyacrylique). Grâce aux améliorations apportées aux caractéristiques des produits de base, les épaississants actuellement commercialisés sont presque exclusivement utilisables sous une forme soluble à froid.

8.7.2       Produits auxiliaires pour l'impression pigmentaire

Epaississants

Par le passé, on utilisait en grande partie des émulsions "eau dans l'huile" en tant qu'épaississants. Ils contenaient jusqu'à 70 % de white-spirit (un mélange d'hydrocarbures aliphatiques avec une longueur de chaîne de C₁₂-C₅₀), ce qui entraînait des émissions de composés organiques volatils dans les rejets gazeux des rames de séchage et de polymérisation. Les pâtes d'impression sous forme d'une semi-émulsion (huile dans l'eau) ne s'emploient actuellement que très rarement. Toutefois, les épaississants actuels peuvent parfois encore contenir environ 10 % d'huiles minérales, que l'on retrouve au bout du compte dans l'air extrait. Des épaississants d'une nouvelle génération ont été développés, qui ne contiennent aucun solvant volatil. Ils sont commercialisés sous forme de granulés qui ne génèrent aucune poussière [64, BASF, 1994] .

Liants

Le pigment n'a aucune affinité avec la fibre. Par conséquent, pour le fixer et le protéger contre l'abrasion mécanique, on ajoute un liant dans la pâte d'impression. En règle générale, les liants sont des polymères auto-réticulants, dont la réticulation a lieu pendant la phase de fixation. Ils sont commercialisés sous forme de dispersions aqueuses de polymères, principalement à base d'acrylates, moins couramment à base de butadiène ou d'acétate de vinyle.

Agents fixateurs

Parfois il est nécessaire d'ajouter des agents fixateurs pour améliorer le niveau de solidité au mouillé, en particulier dans le cas de fibres lisses, telles que les fibres de polyester. A cet effet, on utilise des condensats de mélamine-formaldéhyde. Pour réduire les émissions de formaldéhyde qui en résultent, on utilise actuellement couramment des composés modifiés de la même famille chimique, mais à faible teneur en formaldéhyde.

Plastifiants

Les plastifiants sont principalement à base de silicones ou d'esters d'acide gras, que l'on utilise pour améliorer la résistance au frottement à sec et pour conférer au tissu un toucher doux à sec.

Emulsifiants

Dans les pâtes pour l'impression pigmentaire à haute et à faible teneur en solvant, les agents émulsifiants servent à stabiliser le solvant (white-spirit). Dans les pâtes pour l'impression pigmentaire exemptes de solvant, on les utilise pour éviter l'agglomération du pigment, le bouchage des cadres et la séparation de constituants de la pâte d'impression [186, Ullmann's, 2000] . Les tensio-actifs non ioniques, tels que les alkylaryl polyglycol éthers constituent les substances le plus couramment utilisées à cet effet.

8.8      Produits auxiliaires d'apprêts

8.8.1       Produits d'apprêt "easy-care"

Les apprêts "easy-care" sont des produits d'ennoblissement chimiques appliqués sur les tissus et sur les tricots à base de coton, d'autres fibres cellulosiques et de leurs mélanges avec des fibres synthétiques. Ils ont pour fonction de réduire la tendance au rétrécissement des supports à base de fibres cellulosiques au cours des traitements par voie humide et par voie sèche ainsi que de stabiliser le rétrécissement progressif à l’usage lors des lessives. Leur action provient de l'introduction d'agents de réticulation entre les molécules de cellulose du coton et de la viscose, ce qui réduit les aptitudes au gonflement et à l'élasticité de la fibre (l'étoffe a tendance à se retrouver dans l'état dans lequel elle était au moment où les agents de réticulation ont été introduits).

On utilise également couramment d'autres noms pour désigner ces produits d'apprêt, notamment : "apprêt permanent", apprêts "facile à laver et à porter", "repassage superflu" ("non iron"), "infroissable", etc.

Les recettes d'apprêt permanent sont généralement des solutions ou dispersions aqueuses, constituées d'un agent de réticulation, d'un catalyseur, d'un agent mouillant/émulsifiant (principalement un tensio-actif non ionique) et d'un certain nombre d'adjuvants.

Parmi les adjuvants, on distingue ceux utilisés pour améliorer le toucher et compenser l'effet négatif de l'agent de réticulation et ceux destinés à conférer à l'article textile final des propriétés fonctionnelles supplémentaires (par exemple, les agents déperlants, les agents d'hydrophilisation, etc.). Dans cette section, nous ne parlons que du premier groupe d'adjuvants, tandis que les autres, moins spécifiques au traitement d'ennoblissement, font l'objet d'une description dans un autre chapitre de cette annexe.

Agents de réticulation

Les agents de réticulation jouent un rôle essentiel dans le type d'apprêt : ils sont également les constituants principaux de la formulation (ils représentent environ 60 à 70 % du total de la préparation).

Du point de vue chimique, il existe trois groupes distincts :   

les agents de réticulation à base de mélamine et de formaldéhyde,

les agents de réticulation à base d'urée et de formaldéhyde,

les agents de réticulation hétérocycliques à base d'urée, de formaldéhyde et d'autres substances diverses, à savoir les diamines et en particulier, le glyoxal.

Tous ces produits sont potentiellement susceptibles de générer des émissions de formaldéhyde libre et de méthanol. Le formaldéhyde, en particulier, est soupçonné d'être cancérigène et sa présence dans ces produits d'apprêt représente un risque potentiel non seulement via les eaux usées et les effluents gazeux, mais aussi au niveau du poste de travail et pour l'utilisateur final de l'article textile.

Les fabricants se sont efforcés de produire des agents de réticulation à faible ou très faible teneur en formaldéhyde. Par ailleurs, il existe aussi sur le marché un composé qui en est exempt.

Il convient donc de classer les agents de réticulation comme suit :

à forte teneur en formaldéhyde,

à faible ou très faible teneur en formaldéhyde,

sans formaldéhyde.

Le premier groupe comprend des composés (appelés "agents autoréticulants"), tels que  (HOCH₂-NH-CO-NH-CH₂OH) (di-hydroxyméthyl-urée) et (CH₃OCH₂-NH-CO-NH-CH₂OCH₃) (di-(méthoxyméthyl) urée) ou les dérivés de mélamine correspondants, l'hydroxyméthyl-mélamine et la di-(méthoxyméthyl) mélamine.

Avec les composés hétérocycliques (que l'on appelle "agents de réticulation réactifs"), il est possible d'obtenir des niveaux faibles à très faibles de formaldéhyde libre. Ces composés sont principalement des dérivés de la molécule plus connue sous le nom de di-(hydroxyméthyl)-dihydroxyéthylène urée (voir la figure ci-dessous).

Les dérivés de ce composé, modifiés avec du méthanol et du diéthylène, figurent parmi ceux connus pour être à très faible teneur en formaldéhyde libre dans le produit (il est actuellement possible d'obtenir une teneur inférieure à 0,5 % et jusqu'à moins de 0,1 % pour certains).

Parmi les agents de réticulation exempts de formaldéhyde, seuls les composés à base de diméthyl-urée et de glyoxal (voir la figure ci-dessous) ont acquis une petite part de marché [36, BASF, 2000] . En l'absence d'autres sources de formaldéhyde, comme les agents fixateurs et les conservateurs, les apprêts obtenus grâce à l'utilisation de ces agents de réticulation sont exempts de formaldéhyde.

Les émissions de formaldéhyde, de méthanol et d'autres substances organiques volatiles dans les effluents gazeux (provenant des opérations de polymérisation et de séchage) et au niveau du poste de travail (en particulier avec les résines mélamine) constituent les principaux problèmes environnementaux lors de l'application de ces produits.

La pollution de l'eau constitue également un problème, étant donné que ces substances actives (dérivés d'éthylène-urée et de mélamine), sous leur forme non réticulée, sont solubles dans l'eau et en général difficilement biodégradables. Toutefois, ce problème est limité aux bains résiduels qui, selon une règle fondamentale, ne doivent pas être rejetés en même temps que d'autres effluents pour éviter la contamination par ces bains concentrés.

Catalyseur

Dans la recette de l'apprêt permanent, le catalyseur intervient pour permettre la réaction de la polymérisation aux températures (130 à 180 ºC) et temps de traitement habituellement pratiqués.

Le chlorure de magnésium est le catalyseur le plus couramment utilisé. Dans de nombreux cas, on utilise des mélanges liquides, à base de chlorure de magnésium et d'acides organiques (par exemple les acides alpha-hydroxycarboxyliques) ou d'acides de Lewis inorganiques.

L'emploi de sels d'ammonium (par exemple le chlorure, le sulfate et le nitrate), couramment utilisés dans le passé, en particulier avec les agents de réticulation à base d'urée et de formaldéhyde ou de mélamine, est actuellement sur le déclin, par suite de la baisse correspondante de l'importance de ces agents de réticulation.

Adjuvants (assouplisseurs, agents de raidissement, etc.)  

Comme il a été dit ci-dessus, les formulations "easy-care" contiennent différents adjuvants. Nous n'attirons l'attention que sur les produits suivants :

les produits que l'on ajoute dans les recettes "easy-care" pour compenser les dégradations du toucher, de la résistance au déchirement et de celle à l'abrasion, engendrée par l'effet secondaire de la réaction de réticulation (leur teneur dans les recettes est généralement de l'ordre de 10 à 40 % ). Il peut s'agir de dispersions de polyacrylates, de polysiloxannes, d'huiles polyéthylènes (polyéthylènes partiellement oxydés) et de polyuréthannes.

les produits que l'on ajoute en tant qu'assouplisseurs pour améliorer le toucher de l'étoffe tels les produits de condensation d'acides gras (les assouplisseurs cationiques) représentent le groupe le plus important. Il se peut également qu'ils soient commercialisés sous forme de mélanges émulsifiés avec d'autres produits (par exemple une huile de polyéthylène).

les produits utilisés en tant qu'agents de raidissement, d’agents donnant de la "main" : il peut s'agir de dispersions d'acétate polyvinylique, de dérivés de polyacrylates.

Ces substances sont à l'origine d'émissions de COV dans les effluents gazeux  provenant des opérations de polymérisation et de séchage.

La faible biodégradabilité des dispersions de polymères ci-dessus mentionnées doit également être prise en compte pour la pollution de l'eau.

8.8.2       Biocides

Des biocides sont appliqués dans le secteur du tapis pour conférer à la fibre de laine une protection pendant leur durée de vie contre un certain nombre d'insectes nuisibles aux textiles. Ces produits auxiliaires sont généralement connus sous la dénomination d'agents antimites.

Les formulations des agents antimites les plus couramment utilisés contiennent les substances actives suivantes :

perméthrine (un pyréthroïde synthétique),

cyfluthrine (un pyréthroïde synthétique),

sulcofuron (un dérivé de diphényl-urée halogéné).

Les formulations à base de perméthrine constituent environ 90 % du marché. Les produits à base de cyfluthrine ne sont disponibles qu'au Royaume-Uni, alors que les produits à base de sulcofuron ne sont pas utilisés actuellement de façon significative.

La perméthrine et les insecticides pyréthroïdes synthétiques sont en général réputés être faiblement toxiques pour l'homme, mais de forte toxicité pour les espèces aquatiques. Les dérivés de diphényle-urée, bien que présentant peut-être une toxicité aquatique moindre, sont dans quelques cas moins biodégradables [11, US EPA, 1995] .

L'industrie textile fait appel à d'autres types de biocides, principalement en tant qu'apprêts antimicrobiens (par exemple pour les textiles en milieu hospitalier) ou en tant que produits anti-odeurs pour les articles chaussants et la bonneterie. Les substances actives utilisées à cette fin sont le plus couramment choisies parmi celles énumérées ci-après [77, EURATEX, 2000] :

composés organiques de zinc,

composés organiques d'étain,

dichlorophényl-esters,

dérivés de benzimidazole,

triclosan,

isothiazolinone (le plus couramment utilisé aujourd'hui).

Tous les biocides donnent lieu à des problèmes environnementaux lorsqu'ils sont rejetés dans les eaux usées en raison de leur toxicité pour la vie aquatique.

8.8.3       Agents antistatiques

Cette section se concentre sur les produits antistatiques que l'on applique en tant qu'apprêts fonctionnels sur des supports textiles particuliers, destinés à un usage dans des milieux sensibles aux décharges électrostatiques. Ils sont couramment utilisés dans le secteur du tapis.

Du point de vue chimique, les formulations de ces produits sont principalement à base de :

·        composés d'ammonium quaternaire,

·        esters d'acide phosphorique.

Les composés d'ammonium quaternaire sont hautement toxiques pour la vie aquatique. Par ailleurs, le rejet de ces substances dans les eaux usées peut donner lieu à des teneurs élevées d'AOX en raison d'une quaternisation incomplète (l'épichlorhydrine et le chlorométhane sont souvent utilisés en tant que réactifs de départ).

Les alkyl-phosphates et les alkyléther-phosphates que l'on utilise en tant que produits antistatiques sont solubles dans l'eau. Ces substances, difficiles à traiter, peuvent rester non dégradées après passage dans les systèmes d'épuration des eaux usées classiques. Toutefois, l'utilisation d'esters d'acide phosphorique dans ce type d'apprêt conduit à des émissions négligeables en comparaison avec d'autres sources potentielles de ce polluant. En effet, selon [77, EURATEX, 2000] , la charge polluante rejetée dans les eaux usées lors du pré-traitement qui due aux agents de préparation contenant des produits antistatiques est 100 fois plus élevée que celle rejetée lors des apprêts antistatiques.

En outre, en ce qui concerne les émissions dans l'air, l'emploi de produits antistatiques à base d'esters phosphoriques peut provoquer la libération d'alcools n'ayant pas réagi (la plupart du temps le n-butanol, fortement odorant) et d'acide phosphorique (corrosif).

8.8.4       Agents ignifuges

Pour le traitement ignifuge, il est utile de différencier un traitement durable d'un traitement non durable. Les agents ignifuges pour traitement durable réagissent avec la fibre, conférant ainsi au produit traité des propriétés ignifuges permanentes. Il n'en est pas de même pour les agents ignifuges non durables qui, bien qu'étant également efficaces, sont éliminés par le lavage. De ce fait, ils ne sont adaptés qu'aux étoffes rarement ou jamais lavées, ou qui peuvent faire l'objet d'un nouveau traitement chaque fois qu'un lavage est effectué.   

Les agents ignifuges fonctionnent selon des mécanismes qui dépendent de leurs caractéristiques chimiques. Ceux qui sont les plus couramment utilisés par le secteur textile appartiennent aux catégories chimiques suivantes :

composés inorganiques,

composés organiques halogénés,

composés organophosphorés,

Agents ignifuges inorganiques

Les agents ignifuges inorganiques, utilisés pour les fibres cellulosiques, sont des sels solubles dans l'eau, tels que le phosphate de diammonium, le sulfate d'aluminium, le sulfate d'ammonium, etc. L'application de la solution aqueuse se fait par foulardage ou pulvérisation, suivi d'un séchage. Ce sont des agents ignifuges non durables : ils confèrent cette propriété au produit tant qu'il n'est pas lavé ou mis en contact avec de l'eau.

Le secteur des tapis de laine utilise d'autres types d'agents ignifuges inorganiques. Bien que la laine puisse généralement être considérée comme résistante au feu, l'introduction de normes d'inflammabilité rigoureuses pour les revêtements de sol équipant les avions et les bâtiments des services publics imposent l'utilisation d'agents ignifuges dans quelques cas spécifiques. Les sels de zirconium et de titane ont été développés pour répondre aux besoins de ce marché spécifique. Les sels de zirconium, communément appelés "Traitements Zirpro" sont les sels utilisés le plus souvent (hexafluorozirconate de potassium). Ils ne sont pas à l'origine d'une pollution significative de l'eau. Néanmoins, les émissions de composés à teneur en zirconium et en fluor, associées à une consommation d'eau assez élevée (il faut quatre bains de rinçage pour le procédé IWS classique) doivent être prises en compte [281, Belgique 2002] .

L'hydroxyde d'aluminium (Al₂O₃·3H₂O) est un autre agent ignifuge, utilisé surtout par le secteur du tapis. On l'ajoute couramment à l'enduction mousse du tapis en remplacement partiel du CaCO₃ (charge inactive). L'hydroxyde d'aluminium commence à se dégrader vers 180° à 200°C, la transformation en oxyde d'aluminium ayant lieu dans une réaction endothermique. Les traitements à l'hydroxyde d'aluminium ne posent aucun problème environnemental important.

Agents ignifuges halogénés

Les agents ignifuges halogénés réagissent en phase gazeuse par inhibition de la formation des radicaux libres. Les radicaux libres hydrogène et hydroxyle formés pendant le processus de combustion ont un pouvoir calorifique élevé et donnent lieu à des réactions en chaîne radicalaires fortement exothermiques (propagation de flamme). Les agents ignifuges halogénés sont capables d'interrompre cette réaction radicalaire. L'halogène désactive les radicaux libres en phase gazeuse selon la réaction (1) :

(1) HX + OH* = H₂O + X* (le radical X* formé possède une très faible énergie).

L'efficacité des agents ignifuges halogénés augmente en fonction de son composant selon l'ordre suivant : Fluor<Chlore<Brome<Iode. Pourtant, dans la pratique on n'utilise que des composés bromés et chlorés et aucun agent retardateur de flamme à base de fluor ou d'iode, étant donné qu'aucun des deux n'intervient dans le processus de combustion au niveau souhaité (la liaison entre l'atome d'halogène et le carbone est trop forte pour le fluor et trop faible pour l'iode).

Les composés bromés sont les plus efficaces. Le brome peut être lié à un substrat aliphatique ou aromatique; les dérivés aromatiques sont largement utilisés en raison de leur haute stabilité thermique.              

Les agents ignifuges chlorés comprennent des composés chlorés aliphatiques linéaires et cycloaliphatiques. Ces produits sont moins coûteux que leurs homologues bromés, mais ils nécessitent des quantités plus importantes en substance active pour obtenir une performance équivalente. Comparés aux composés bromés, les composés chlorés sont thermiquement moins stables et plus corrosifs pour l'équipement.

Les composés dans lesquels le trioxyde d'antimoine (Sb₂O₃) est utilisé en même temps que les halogènes représentent un autre groupe d'ignifugeants halogénés. Si le trioxyde d'antimoine est utilisé seul, il est presque totalement inefficace. Toutefois, il présente un bon effet synergétique en présence d'halogènes, en particulier avec le chlore et le brome. Le trioxyde d'antimoine agit en tant qu'intercepteur de radicaux et forme avec HBr une fumée blanche dense (SbBr₃) qui étouffe la flamme en expulsant l'oxygène du front de la flamme [303, Ullmann's, 2001] . Le décabromodiphényléther, l'hexabromocyclodécane et les chloroparaffines constituent les agents synergétiques que l'on utilise généralement.

Les agents ignifuges halogénés font l'objet depuis quelques années d'une étude environnementale poussée. Leurs propriétés et leurs effets sur l'environnement varient selon les différents types de produits chimiques utilisés.   

Parmi les agents retardateurs de flamme polybromés figurent les composés ci-après :

les polybromodiphényléthers (PBDE, parfois également désignés par PBBE),

les pentabromodiphényléthers (pentaBDE),

les octabromodiphényléthers (octaBDE),

les décabromodiphényléthers (décaBDE),

les biphényls polybromés  (PBB),

le décabromodiphényl,

le tétrabromobisphénol  A (TBBA),

Les agents ignifuges polybromés utilisés pour les applications textiles sont pour la plupart principalement des diphényléthers. Les PBDE commercialisés sont des mélanges qui contiennent des molécules avec un nombre d'atomes de brome variable. Ainsi, par exemple, l'octabromodiphényléther de qualité technique contient du pentaBDE faiblement concentré et du heptaBDE.

Le pentaBDE est une substance persistante à risque de bioaccumulation. L'estimation du risque, réalisée dans le cadre de la Réglementation du Conseil (CEE) 793/93 relative à l'évaluation et à la maîtrise des risques que représentent les substances existantes, a mis en évidence le besoin de mesures spécifiques pour réduire les risques du pentaBDE pour l'environnement.

Il résulte de cette estimation du risque qu'il existe d'ores et déjà un accord de l'Union Européenne en faveur de l'interdiction du pentaBDE, confirmé par l'inscription de ce produit chimique dans la liste des "Substances dangereuses prioritaires", visant une action de contrôle prioritaire dans le cadre de la Directive-Cadre sur l'Eau 2000/60/CE.

Selon des rapports, le pentaBDE ne serait pas utilisé par le secteur textile. Il existe des doutes selon lesquels le décaBDE, le principal PBDE destiné aux applications textiles, ainsi que l'octaBDE, risquent de se décomposer en pentaBDE et tetraBDE une fois rejetés dans l'environnement. Cette théorie est à l'origine d'une évaluation des risques menée par l'Union Européenne et les Groupes de travail de l'OSPAR. Suite aux conclusions de l'évaluation officielle des risques commandée par l'Union Européenne concernant ces composés, une interdiction du décaBDE et de l'octaBDE est en cours d'examen. Le décaBDE devrait être interdit à partir du 1er janvier [299, Environment Daily 1054, 2001] . Au niveau des Etats membres, des pays tels que la Suède, les Pays Bas et la Norvège mènent déjà des actions pour mettre en œuvre des restrictions de grande envergure concernant la commercialisation d'octa-BDE et de décaBDE en application du principe de précaution.

Tout comme les agents ignifuges chlorés, les paraffines chlorées à chaîne courte (SCCP C10-13) et à chaîne moyenne (MCCP C14-17), ont fait l'objet d'une évaluation des risques par la Réglementation du Conseil 793/93/CEE. Les SCCP et MCCP sont extrêmement toxiques pour la vie aquatique. Quant au SCCP, une toxicité à long terme a été observée pour les algues, les poissons et les moules. Les paraffines chlorées à chaîne moyenne sont toxiques pour les daphnies, tandis qu'aucune toxicité n'a été observée dans les travaux menés sur des poissons, autres invertébrés ou les algues. Pour les deux classes de composés, il est peu probable que les effets hormonaux constatés sur des animaux s'appliquent à l'homme [301, CIA, 2002] . Aucune étude n'a été réalisée sur les paraffines chlorées à longue chaîne.

Les chloroparaffines à chaîne courte (C₁₀₋₁₃) ont été identifiées comme étant des "Substances dangereuses prioritaires" visées par une action de contrôle prioritaire dans le cadre de la Directive-Cadre sur l'eau 2000/60/CEE. En outre, aussi bien le SCCP que le MCCP figurent sur la liste des substances pour une action prioritaire établie dans le cadre de la convention OSPAR.      

Les rejets d'agents ignifuges halogénés dans les eaux usées issus des traitements d'apprêts textile peuvent provenir des déversements de bains excédentaires, des écoulements goutte à goutte de bains en fin de cycle et au rejets des eaux de lavage.

Le décaBDE est peu soluble dans l'eau et devrait être en grande partie retenu par la boue du système d'épuration des eaux usées. Les chloroparaffines sont également potentiellement bioéliminables par adsorption sur les boues (une élimination de 93 % de l'eau au cours du traitement des eaux usées a été avancée) [301, CIA, 2002] . Néanmoins, la quantité de la substance active appliquée sur le support textile étant généralement de l'ordre de 20 à 30 % en poids, la quantité d'agents ignifuges non retenus dans les boues et de ce fait éventuellement rejetés dans l'environnement est susceptible d'être non négligeable. La conception du procédé et la conduite des opérations devraient éviter le rejet de bains concentrés dans les eaux usées, réduire les pertes et garantir une adsorption efficace sur les boues générés par la station d'épuration.

De plus, il convient de prendre des précautions  pour l'élimination des boues et des déchets solides contenant ces composés halogénés. Tous les ignifugeants halogénés (et dans une moindre mesure les dérivés aliphatiques) conduisent à la formation de dioxines et de furannes lorsqu'ils sont soumis à des traitements à haute température. De petites quantités de dioxines et de furannes peuvent se former pendant la synthèse de ces composés et par réaction secondaire lors de leur combustion pour élimination [302, VITO, 2002] . Par conséquent, l'incinération ne doit être réalisée que dans des installations appropriées fonctionnant systématiquement dans des conditions optimales.

En ce qui concerne les agents ignifuges antimono-organohalogénés, très utilisés, il convient de prendre en compte, en plus des considérations dont il a été question plus haut pour les composés bromés et chlorés, les émissions de particules de Sb₂O₃ (cancérigènes) provenant des pâtes séchées ou produites lors du traitement mécanique (découpe, etc.) réalisé sur les étoffes finies.

Agents ignifuges organophosphorés

Les agents ignifuges phosphorés peuvent être actifs en phase vapeur ou en phase condensée. Les oxydes de phosphine et les esters de phosphate sont supposés agir en phase vapeur par la formation de radicaux PO*, qui neutralise les radicaux hautement réactifs responsables de la propagation de la flamme (OH* et H*). Le mécanisme en phase condensée résulte de la génération thermique d'acides phosphoriques provenant de l'agent ignifuge, à savoir l'acide phosphorique ou l'acide polyphosphorique. Ces acides agissent sur le polymère en tant qu'agents déshydratants (ils se décomposent pour former de la vapeur d'eau et des oxydes phosphoriques, qui réagissent ensuite avec la matrice polymère, la déshydratent et reforment des acides phosphoriques). L'effet retardateur de flamme est produit par l'altération de la dégradation thermique du polymère et la formation d'un produit de carbonisation à point de fusion très élevé à l'interface du polymère et de la source de chaleur [303, Ullmann's, 2001] .

Les composés organophosphorés utilisés pour les applications textiles, en particulier pour le coton, sont disponibles sous forme de systèmes réactifs (permanents) et non réactifs (non permanents).

Il existe deux types d'agents ignifuges organophosphorés réactifs, les deux étant des formulations sans halogène.

L'un deux (système réactif sur la fibre) est en grande partie commercialisé sous les marques Pyrovatex® et Spolapret®. Le composé organophosphoré est le 2-((hydroxyméthyl)-carbamyl)-éthyl)-diméthylester de l'acide phosphorique.

Pour l'application de l'agent ignifuge sur le coton, on fait appel à la technique Pad-Dry-Bake, en combinaison avec une résine mélamine, un adoucissant et l'acide phosphorique. Après foulardage, l'étoffe est soumise à un séchage et à un traitement thermique sans ammoniaque pour obtenir la fixation. En raison de la présence de résines mélamine en tant qu'agents de réticulation, il se produit un dégagement de formaldéhyde et de méthanol (les émissions sont généralement réduites grâce à des épurateurs des rejets gazeux). Après traitement thermique, l'étoffe est lavée, ce qui conduit au rejet dans les eaux usées de résidus de composés phosphorés. Ces composés ne sont pas facilement biodégradables ni solubles dans l'eau (ils ne sont pas bioéliminés par adsorption sur la boue). Selon une source, ce produit n'est pas toxique ou nocif pour les organismes aquatiques et ne présente aucun potentiel de bioaccumulation [301, CIA, 2002] . Selon les conclusions d'un autre auteur, à défaut d'une connaissance suffisante de la toxicologie du composé, une évaluation des risques pour la santé n'est pas réalisable. Ce même rapport indique qu'il n'existe aucun résumé sur la toxicité environnementale et sur le devenir de ce produit [304, APE du Danemark, Lokke et al., 1999] .

Les bains résiduels d'apprêt et l'eau de rinçage contenant des agents ignifuges organophosphorés de ce type doivent être collectés et non mélangés à d'autres effluents dans la station d'épuration des eaux usées [200, Suède, 2001] .

Dans le cas de l'autre type d'agents ignifuges (systèmes auto-réactifs), l'étoffe est imprégnée de précondensats de sel de phosphonium et d'urée. Le support ne devant pas être complètement séché, cette étape du procédé s'effectue à température modérée (entre 60° et 100°C). Après séchage, l'étoffe est traitée à l'ammoniaque pour former un polymère insoluble à l'intérieur des fibres. Ensuite, l'étoffe est oxydée au peroxyde d'hydrogène et lavée. Ce procédé n'inclut aucun traitement de polymérisation autre que celui à l'ammoniaque.

Selon certains rapports, les niveaux de formaldéhyde émis pendant le séchage respectent les valeurs limites d'exposition pour les opérateurs sur une période de huit heures et de concentration maximale pendant un temps de référence de quinze minutes. [301, CIA, 2002] . Selon la même source, les valeurs limites d'émission de formaldéhyde (20 mg/m³ dans l'atmosphère) sont respectées sur la plupart des sites d'ennoblissement sans nécessiter l'installation d'un épurateur.

Il n'y a aucune présence de méthanol dans les émissions et au cours du procédé, aucune résine mélamine, ni agent de réticulation ne sont utilisés.

Les niveaux de fixation des précondensats du sel de phosphonium et d'urée constatés sont de 95 % ou plus [301, CIA, 2002] . Toutefois, ces agents ignifuges nécessitant un lavage pour éliminer le produit résiduel et les sous-produits, une certaine quantité de composés organophosphorés résiduels finira dans la station d'épuration des eaux usées. Etant solubles dans l'eau, ces composés, qui ne sont pas facilement biodégradables, risquent de passer non dégradés à travers le système de traitement des eaux usées.

Les bains de foulardage concentrés et l'eau de rinçage contenant des agents ignifuges organophosphorés de ce type doivent être collectés et ne doivent pas être rejetés vers la station d'épuration des eaux usées en même temps que d'autres effluents [200, Suède, 2001] .

Selon certains fournisseurs, les composés phosphorés provenant de ces traitements n'ont aucune aptitude à la bioaccumulation. Ils signalent également que l'effluent peut être transformé en un effluent phosphoré inorganique [301, CIA, 2002] . Par ce biais, il est possible d'éliminer le phosphore sous forme de phosphate, ce qui empêchera la libération de composés organophosphorés dans l'environnement.

Les agents ignifuges organophosphorés non permanents ne réagissent pas avec la fibre. Quelques-uns libèrent des composés organiques volatils, tels que les glycols, alcools, glycoléther ou une partie des substances actives [77, EURATEX, 2000] . Les fournisseurs d'agents ignifuges membres de l'EFRA et de la CIA, démentent cette information en indiquant que les produits de ce type non permanents commercialisés par les sociétés membres de la CIA et EFRA, ne libèrent aucun des composés mentionnés ci-dessus [301, CIA, 2002] .

Les articles traités aux agents ignifuges organophosphorés non permanents n'étant pas lavés après le traitement d'apprêt (et le produit fini étant également rarement lavé), il en résulte une minimisation d'une quelconque libération de réactifs au phosphore dans les eaux usées [301, CIA, 2002] .

8.8.5   Agents hydrophobes et oléophobes

Les formulations commercialisées les plus couramment utilisées entrent dans les catégories ci-après :

agents déperlants à base d'huiles organiques (les formulations de sel de métaux et de paraffine),

agents déperlants à base de résines (résines mélamine grasses modifiées),

agents déperlants à base de silicones,

agents déperlants fluorés.

Agents déperlants à base d'huiles organiques

Ces formulations sont constituées d'environ 25 % de paraffine et de 5 à 10 % de sels de zirconium ou d'aluminium. On les utilise habituellement pour les fibres naturelles et synthétiques par foulardage et séchage sans autre traitement thermique. Le rejet de bains résiduels entraîne des émissions de métaux, dont les concentrations peuvent être élevées dans certains cas. Néanmoins, les quantités rejetées peuvent globalement être considérées comme étant négligeables par rapport à celles issues des traitements de teinture et d'impression. 

En outre, il ne faut pas confondre des métaux tels que le zirconium et l'aluminium avec des métaux plus dangereux tels que le cuivre, le nickel, le cobalt, et le chrome utilisés dans le procédés de teinture (à noter que le zirconium s'utilise également pour les tapis dans le cadre du "procédé Zirpo" - voir section 8.8.4) [281, Belgique, 2002] .

Quant aux effluents gazeux, la présence de cires de paraffines est susceptible de générer des fumées et des niveaux élevés de composés organiques volatils au cours des traitement thermiques.

Agents déperlants à base de résine

Les agents déperlants à base de résine (principalement utilisés en tant que diluants) sont produits par condensation de composés gras (acides, alcools ou amines) avec des mélamines méthylolées. Les formulations contiennent souvent aussi de la cire de paraffine. L'application se fait par le procédé Pad-Dry-polymérisation, souvent en même temps que des agents de réticulation et en présence d'un catalyseur.

En fonction du degré d'avancement de la réaction de réticulation et de la température appliquée dans les traitements thermiques, on décèle dans les effluents gazeux différentes teneurs en formaldéhyde et alcools aliphatiques. La présence de cire de paraffine contribue à augmenter les teneurs de composés organiques volatils dans les émissions.

Agents déperlants à base de silicone

Ces produits sont généralement commercialisés sous forme d'émulsions aqueuses constituées de principes actifs à base de polysiloxane (diméthylpolysiloxane et dérivés modifiés), d'agents émulsifiants, d'agents hydrophiles (glycols) et d'eau.

Dans le cas de polysiloxanes modifiés à groupements fonctionnels réactifs et en fonction des conditions de séchage et de polymérisation, des diméthylsiloxanes cycliques sont susceptibles d'être libérés dans l'air.                

Agents déperlants fluorés

Le succès de ces agents, malgré leur coût élevé comparé à d'autres agents déperlants, est surtout dû au fait qu'ils sont permanents et qu'ils procurent un effet déperlant à la fois à l'huile et à l'eau.

Les agents déperlants fluorés sont la plupart du temps des copolymères d'acrylates d'alkyles fluorés et de méthacrylates. Les formulations commercialisées contiennent l'agent actif ainsi que des agents émulsifiants (alcools gras et acides éthoxylés, mais aussi des amines grasses et des alkylphénols) et d'autres auxiliaires, qui sont souvent des solvants, à savoir :

les esters d'acide acétique (par exemple l'acétate de butyle/éthyle),

les cétones (méthyl-éthyl-cétone et méthyl-isobutyl-cétone, par exemple),

les diols (l'éthanediol, le propanediol, par exemple),

les glycoléthers (par exemple le dipropylène glycol).

Les agents déperlants fluorés s'appliquent habituellement en mélange avec d'autres produits d'apprêt par le procédé Pad-Dry-polymérisation. Dans de nombreux cas, on les applique avec des "diluants" qui peuvent eux-mêmes être d'autres agents déperlants (par exemple à base de résine mélamine ou de polyisocyanates). L'utilisation de ces "diluants" permet de réduire la quantité d'agents fluorés nécessaire, ce qui réduit d'autant le coût de traitement.

Les traitements d'apprêt à base d'agents déperlants fluorés génèrent des émissions de composés organiques volatils dans les rejets gazeux, que l'on peut attribuer aux :

solvants contenus dans les formulations (à savoir, les cétones, esters, alcools, diols),

"diluants" qui, dans des conditions de températures élevées, donnent lieu à des sous-produits de dégradation thermique, tels que les alcools et les cétones, mais aussi les oximes, plus particulièrement le butane oxime (qui est cancérigène),

les composés organofluorés, qui libèrent également des sous-produits organiques fluorés par dégradation thermique.

En ce qui concerne la pollution de l'eau, il convient de prendre en compte que les polysiloxanes, la mélamine et les résines fluorocarbonées se caractérisent tous par de faibles biodégradabilité et bioéliminabilité.     

8.8.6        Adoucissants

Les produits chimiques de ce groupe sont destinés à modifier le toucher de l'étoffe. Les adoucissants réduisent la friction des fibres entre elles, un phénomène que l'on qualifie de toucher moelleux ou doux.

Bien souvent les adoucissants sont utilisés en même temps que les résines et/ou azurants optiques dans des formulations d'apprêt parfois complexes.

Les adoucissants textiles sont des émulsions à base aqueuse ou des dispersions de substances actives insolubles dans l'eau, à savoir notamment :

les tensio-actifs non ioniques,

les tensio-actifs cationiques,

les cires de paraffine et de polyéthylène,

les composés silicones organiques.

A noter que les phthalates sont des plastifiants pour le PVC, par exemple, mais jamais des adoucissants textiles [195, Allemagne, 2001] .

La formulation des composés ci-dessus mentionnés requiert souvent des additifs tels que des agents émulsifiants et des compatibilisants (par exemple les glycols). Les producteurs européens n'utilisent plus les agents émulsifiants problématiques à base d'APEO.

En ce qui concerne les adoucissants de type tensio-actifs, la tendance principale s'oriente vers les composés non ioniques et cationiques.

Les adoucissants non ioniques ne présentent aucune substantivité sur les fibres et leur solidité au lavage est identique à celle des produits cationiques. Malgré cela, leur utilisation est en augmentation, étant donné que les textiles résistant mieux et de façon plus constante à la froissabilité sont de plus en plus nombreux. Les tensio-actifs non ioniques, tels que les acides gras, les esters et les amides gras font partie de ce groupe.          

Grâce à leur substantivité, les adoucissants cationiques confèrent un effet assouplissant plus durable que les composés non ioniques. En outre, ils sont plus efficaces à des concentrations beaucoup plus faibles. Pour les fibres synthétiques hydrophobes, leur substantivité est limitée et augmente dans l'ordre suivant : polyester, polyamide, acétate, coton, viscose et laine. L'inconvénient des agents cationiques est leur incompatibilité avec les composés anioniques utilisés comme détergents, savons, etc. C'est pourquoi les adoucissants cationiques sont appliqués après élimination complète des détergents anioniques présents sur le textile [298, Dyechem Pharma, 2001] .

Les agents cationiques utilisés en tant qu'adoucissants sont les suivants [298, Dyechem Pharma, 2001] :

les composés d'ammonium quaternaire, tels que le chlorure de diméthyle stéaryle ou distéaryle ammonium,

les amido-amines formés par réaction d'un acide gras ou d'un glycéride et d'une polyamine à chaîne courte substituée ou non substituée (par exemple diéthylène-triamine, N, N-diéthyle éthylènediamine). L'amide ainsi formé est quaternisé par l'acide acétique ou l'acide chlorhydrique pour donner un adoucissant cationique (utilisé spécialement pour la laine blanchie au chlore),

les imidazolines qui peuvent être acétylées ou additionnées sur l'oxyde d'éthylène.

Les émulsions d'huiles de polyéthylène sont couramment utilisées pour les tissus-éponge exigeant un bon toucher "touffu", plutôt que pour les vêtements. Parmi leurs avantages, on peut citer leur compatibilité avec les adoucissants cationiques, non ioniques et anioniques [298, Dyechem Pharma, 2001] .

Les adoucissants à base de silicone, utilisés sous forme d'émulsions ou en addition à d'autres adoucissants gagnent en importance. Tout en étant parfaitement efficaces, en plus de l'effet adoucissant, ils confèrent à l'étoffe des propriétés supplémentaires, telles que la déperlance à l'eau.

La plupart du temps, le traitement d'adoucissage se fait par application forcée (foulardage, pulvérisation) avec des solutions relativement concentrées, où la quantité totale du bain est transférée sur le tissu [195, Allemagne 2001] .

Dans le cas du procédé en discontinu, l'application des adoucissants se fait par épuisement de bains dilués dans des machines de type Jet, Overflow ou à tourniquet. Dans ce cas, le taux d'épuisement qui détermine la charge dans les eaux usées est important du point de vue écologique . La technologie des machines à rapports de bain extrêmement courts et un savoir-faire pour la formulation des produits contribuent à minimiser les pertes de substances actives [195, Allemagne, 2001] .

Si les adoucissants sont présents dans les eaux usées, leur comportement au niveau du traitement biologique des eaux usées doit être prise en considération.    

Les dérivés gras sont généralement fortement biodégradables. Les adoucissants cationiques sont réputés toxiques pour la vie aquatique. Les silicones s'éliminent partiellement des eaux usées par adsorption sur la boue, une fois que les agents émulsifiants ont été dégradés.

Les composés actifs des formulations d'adoucissants étant des produits chimiques d'un poids moléculaire élevé (voire des polymères), leur volatilité est faible. Les sous-produits volatils de silicones (cycliques) sont éliminés par stripping avant la production de l'adoucissant. Quelques cires ou composés gras, toutefois, peuvent être sujets à une dégradation thermique en cas de températures dans la rame élevées [195, Allemagne, 2001] .

8.9      Composés et produits d'enduction

Selon leur composition chimique, les produits d'enduction peuvent être classés comme suit : [179, UBA, 2001] .

Enduction en poudres

Elles peuvent être à base de polyoléfines (en particulier de polyéthylène), polyamide 6,  polyamide 6.6, copolyamides, polyester, polyuréthanne, chlorure de polyvinyle et polytétrafluoroéthylène.

Pâtes d'enduction  

Elles sont à base des produits chimiques mentionnés ci-dessus, et peuvent également contenir des adjuvants tels que :

dispersants (tensio-actifs, souvent des éthoxylates d'alkylphénol),

agents solubilisants (glycols, N-méthylpyrrolidone, hydrocarbures),

agents moussants (huiles minérales, acides gras, sels d'ammoniaque d'acide gras),

adoucissants (en particulier phthalates, sulfonamides),

épaississants (polyacrylates),

ammoniaque.

Dispersions de polymères (formulations aqueuses)

Elles contiennent approximativement 50 % d'eau et sont à base de :

polyméthacrylate (butyle, éthyle, méthyle, etc.),

acide polyacrylique,

polyacrylonitrile,

polyacrylamide,

1,3-polybutadiène,

polystyrène,

polyuréthanne,

chlorure de polyvinyle,

polyvinylacétate,

et les copolymères des polymères ci-dessus mentionnés.

Des adjuvants sont également présents, comme dans les pâtes d'enduction.

Résines mélamine

Elles sont produites par la réaction de la mélamine et du formaldéhyde et par l'éthérification ultérieure principalement avec le méthanol en milieu aqueux (teneur en eau de 50 à 70 %).

Dispersions de polymères (formulations à base d'un solvant organique)

Elles sont à base de polyuréthanne et de silicones dispersés dans un solvant organique.

9  ANNEXE II : COLORANTS ET PIGMENTS

Les colorants textiles peuvent être classés selon leur composition chimique (azoïques, anthraquinoniques, au soufre, triphénylméthane, indigoïdes, phtalocyanines, etc.) ou leur domaine d’application. Au niveau industriel, la seconde méthode est préférée.

9.1  Colorants acides

Domaine d’application

Les colorants acides s’appliquent principalement au polyamide (70 à 75 %) et à la laine (25 à 30 %). On les utilise aussi pour la soie et certaines fibres acryliques modifiées. Les colorants acides ont peu d’affinité avec la cellulose et les fibres de polyester.

Propriétés

Les couleurs sont généralement vives, la solidité à la lumière et au lavage allant de faible à excellente, selon la structure chimique du colorant.

Caractéristiques chimiques et conditions générales d’application

Les colorants acides sont des systèmes chromophores azoïques (c’est le groupe le plus important), anthraquinoniques, triphénylméthane ou phtalocyanine de cuivre, qui sont solubles dans l’eau grâce à l’introduction d’un à quatre groupes sulfonates.

Figure 9 .1: Exemples de colorants acides

L’interaction avec la fibre est en partie basée sur des liaisons ioniques entre les anions sulfonates et les groupes d’ammonium de la fibre, comme indiqué ci-dessous pour la laine

et pour le polyamide, sous différentes conditions de pH.

L’interaction fibre/colorant est également basée sur des liaisons secondaires telles que les forces de Van der Waals. Ces liaisons secondaires s’établissent préférentiellement avec des colorants de poids moléculaire plus élevé, qui forment des agrégats à forte affinité avec la fibre.

Habituellement, les colorants acides sont classés selon leur pouvoir colorant et leurs solidités au mouillé, plutôt que selon leur composition chimique, ce qui explique que le terme générique de colorants acides comprend plusieurs classes individuelles de colorants. Le classement arbitraire généralement adopté est le suivant (par ordre de solidité croissante) :

Colorants acides d’unisson ou de stabilisation,

Colorants acides rapides, semi-foulons ou à diffusion rapide,

Colorants foulons acides,

Super colorants foulons.

Les colorants d’unisson ou colorants de stabilisation sont divisés en deux classes, monosulfonés (principalement pour le polyamide) et disulfonés (principalement pour la laine). Du fait de leur faible affinité avec la fibre, ils ont tous de très bonnes propriétés d’unisson. Néanmoins, leur solidité au mouillé est parfois faible, ce qui limite leur utilisation à des nuances pâles ou moyennes.

Les colorants acides rapides (également connus sous le nom de colorants semi-foulons ou colorants à diffusion rapide) ne sont utilisés que pour le polyamide. Ils sont généralement monosulfonés et possèdent des propriétés de solidité supérieures à celles des colorants acides d'unisson, tout en conservant des propriétés de migration. La gamme de nuances disponible dans cette classe n’est pas aussi étendue que celle des colorants d’unisson ou foulons. C’est pourquoi on ne les utilise que lorsque les propriétés de solidité des colorants alternatifs sont inférieures.

Les colorants foulons acides tirent leur nom du fait qu’ils possèdent un certain degré de solidité aux traitements mouillés employés lors du foulage (feutrage léger) des étoffes de laine. Cette classe comprend également les super colorants foulons qui ont de bonnes propriétés de solidité au mouillé, provenant de longues chaînes latérales alkylées liées au chromophore. Du fait de leur poids moléculaire élevé, les colorants foulon possèdent une bonne affinité pour la fibre et migrent peu à l'ébullition. Les colorants foulon sont utilisés principalement pour la laine dans les cas où une bonne solidité au mouillé est requise, par exemple pour teindre des fibres en bourre qui recevront ensuite un traitement au mouillé lors du lavage en écheveaux.

Selon la classe à laquelle ils appartiennent, les conditions de pH lors de l’application des colorants, varient de fortement acides à plutôt neutres (3 à 7,5). Pour les colorants à faible affinité, il est nécessaire d’augmenter le niveau de cationisation de la fibre (par acidification) afin d’améliorer la montée du colorant. A l’inverse, les colorants dont le poids moléculaire est plus élevé et qui possèdent une affinité élevée seraient adsorbés trop rapidement par la fibre s’ils étaient appliqués dans des conditions fortement acides.

Les produits chimiques et auxiliaires les plus couramment appliqués lors de la teinture en colorants acides sont les suivants :

Le sulfate de sodium (pour les colorants d’unisson et colorants acides rapides), l’acétate de sodium et le sulfate d’ammonium (pour les colorants foulon acides).

Les régulateurs de pH : acide acétique, formique et sulfurique, mais également (typiquement pour le polyamide dans le secteur du tapis) NaOH, sels de NH₃, sels d’acide phosphorique et (hydroxy)carboxylates supérieurs.

Les agents d’unisson, principalement cationiques tels que les éthoxylates d'amines gras.

Les produits chimiques et auxiliaires le plus souvent appliqués lors de l’impression en colorants acides sont les suivants :

Les épaississants,

Les agents de solubilisation tels que l’urée, la thio-urée, le thiodiglycol, la glycérine,

Les générateurs d’acide : sulfate, tartrate ou oxalate d’ammonium,

Les anti-mousse (par ex. huile de silicone, esters organiques et inorganiques) et les émulsifiants (principalement des huiles minérales),

Les agents de post-traitement tels que les condensés de formaldéhyde contenant des acides aromatiques sulfoniques.

Questions environnementales

Les propriétés environnementales des colorants acides sont évaluées selon les paramètres du tableau suivant. A noter cependant que les questions environnementales liées aux produits chimiques et produits auxiliaires employés dans le procédé de teinture ne sont pas prises en compte.

Paramètres

Commentaires

Bioéliminabilité

Composés Organiques Halogénés (AOX)

Eco-toxicité

En général, les colorants acides ne sont pas toxiques. Néanmoins, deux colorants (Orange acide 156 et Orange acide 165) ont été classées comme toxiques par l’ETAD.

Le Violet acide 17 (colorant triphénylméthane) est connu pour avoir un effet allergénique.

Métaux lourds

Amines aromatiques

Colorant non-fixé

Pour la teinture en discontinu, le degré de fixation varie entre 85 et 93 % pour les colorants monosulfonés et entre 85 et 98 % pour les colorants di- et tri-sulfonés.

Pollution de l’effluent par les additifs de la formulation de teinture

Tableau 9 .1 : Paramètres environnementaux des colorants acides

9.2  Colorants basiques (cationiques)

Applicabilité

Les colorants basiques étaient utilisés au départ pour teindre la soie et la laine (en utilisant un mordant), mais leurs propriétés de solidité étaient faibles. Aujourd’hui, ces colorants sont presque exclusivement utilisés sur des fibres acryliques, des fibres de polyamide modifiées, et leurs mélanges.

Propriétés

Les performances de solidité sur les fibres acryliques sont excellentes.

Caractéristiques chimiques et conditions générales d’application

Les colorants cationiques contiennent un groupe amine quaternaire qui le plus souvent fait partie intégrante de la formule, mais ce n’est pas systématique. Parfois, un atome d’oxygène ou de soufre chargé positivement remplace l’azote.

Des liaisons ioniques se forment entre le cation du colorant et le site anionique de la fibre.

  Figure 9.2 : Exemples de colorants basiques

Les colorants cationiques sont peu solubles dans l’eau, alors qu’ils possèdent une plus grande solubilité dans l’acide acétique, l’éthanol, l’éther et d’autres solvants organiques. Ils sont appliqués dans des conditions faiblement acides dans les procédés de teinture. Les colorants basiques sont solidement liés à la fibre et ne migrent pas facilement. Pour obtenir une teinture d’unisson, on emploie normalement des produits auxiliaires d’unisson (également appelés retardateurs), sauf dans le processus d’absorption à pH contrôlé. Le groupe de retardateurs le plus important est représenté par les composés d’ammonium quaternaire qui possèdent de longues chaînes latérales alkylées (retardateurs cationiques). Des électrolytes et des produits de condensation anionique entre formaldéhyde et acide naphtalène sulfonique sont également courants.

Questions environnementales

Bon nombre de colorants basiques ont une toxicité aquatique élevée. Appliqués correctement, ils ont des degrés de fixation proches de 100 %. La plupart des problèmes sont attribués à des procédures de manipulation incorrectes, l’élimination des déversements accidentels [11, US EPA, 1995] .

Les colorants suivants sont classés comme toxiques par ETAD :

Bleu basique 3, 7, 81,

Rouge basique 12,

Violet basique 16,

Jaune basique 21.

9.3 Colorants directs (substantifs)

Applicabilité

Les colorants directs sont utilisés pour teindre le coton, la viscose, le lin, le jute, la soie et les fibres polyamides.

Propriétés

Les couleurs sont vives et foncées, mais la solidité à la lumière va beaucoup varier selon le colorant. Les propriétés de solidité au lavage sont également limitées, à moins que le textile ne subisse un post-traitement. Les colorants directs ne sont utilisés dans les procédés d’impression directe qu’occasionnellement.

Caractéristiques chimiques et conditions générales d’application

Les colorants directs (également appelées colorants substantifs) peuvent être des composés azoïques, stilbéniques, oxazines ou phtalocyanines. Ils contiennent toujours des groupes de solubilisation (principalement des groupes acides sulfoniques, mais également des groupes hydroxyles) qui sont ionisés en solution aqueuse.

Les colorants directs se caractérisent par de longues structures moléculaires planes qui permettent à ces molécules de s’aligner avec les macromolécules plates de cellulose, les molécules de colorant étant maintenues en place par des forces de Van der Waals et des liaisons hydrogène.

Pour obtenir une teinture satisfaisante avec les colorants directs, il peut-être nécessaire d’utiliser les produits chimiques et auxiliaires suivants :

Des électrolytes, habituellement du chlorure de sodium ou du sulfate de sodium. Leur fonction est de favoriser la montée des ions du colorant sur la fibre.

Des agents mouillants et dispersants : on utilise à ces fins des mélanges de tensioactifs non-ioniques et anioniques.

Des agents de post-traitement : ils sont utilisés pour améliorer les propriétés de solidité au mouillé. Les composés nommés agents cationiques de fixation, sont les plus couramment utilisés. Ce sont habituellement des composés d’ammonium quaternaire possédant de longues chaînes d’hydrocarbures. On peut également utiliser des produits de condensation de formaldéhyde avec des amines, des phénols aromatiques polynucléaires, du cyanamide ou du dicyandiamide.

  Figure 9.3 : Exemples de colorants directs

Questions environnementales

Les propriétés environnementales des colorants directs sont évaluées selon les paramètres du tableau suivant. On notera cependant que le tableau 9.2 ne tient pas compte des produits chimiques et produits auxiliaires employés dans le procédé de teinture car ces points sont traités dans une annexe spécifique.

Paramètres

Commentaires

Bioéliminabilité

Composés Organiques Halogénés (AOX)

Eco-toxicité

L’Orange Direct 62 a été classé comme toxique par l’ETAD

Métaux lourds

Amines aromatiques

En matière de recherche, pour les colorants directs, l’accent a été principalement mis sur le remplacement de colorants benzidine potentiellement cancérigènes [186, Ullmann's, 2000]

Colorant non-fixé

Le degré de fixation pour la teinture en discontinu va de 64 à 96 % [77, EURATEX, 2000] (70 à 95 % selon [11, US EPA, 1995] )

Pollution de l’effluent par les additifs de la formulation de teinture

Tableau 9.2 : Paramètres environnementaux des colorants directs

9.4 Colorants dispersés

Applicabilité

Les colorants dispersés s’utilisent principalement pour le polyester, mais également pour les fibres cellulosiques (acétate et triacétate), les fibres de polyamide et d'acrylique.

Propriétés

La solidité à la lumière est généralement assez bonne, tandis que la solidité au lavage dépend largement de la fibre. En particulier, pour les fibres polyamides et acryliques ces colorants sont surtout utilisés pour les nuances pastel, car dans le cas des nuances foncées, la montée est limitée et la solidité au lavage est faible.

Caractéristiques chimiques et conditions générales d’application

Les colorants dispersés se caractérisent par l’absence de groupes de solubilisation et un poids moléculaire faible. D’un point de vue chimique, plus de 50 % des colorants dispersés sont des composés azoïques simples, environ 25 % sont des anthraquinoniques, le reste consiste en des colorants méthine, nitro et naphthoquinone.

L’affinité colorant-fibre est le résultat de différents types d’interactions :

liaisons hydrogène,

interactions dipôle-dipôle,

forces de Van der Waals.

Les colorants dispersés comportent des atomes d’hydrogène dans leur molécule, qui ont la faculté de former des liaisons hydrogène avec les atomes d’oxygène et d’azote sur la fibre.

Les interactions entre les molécules du colorant et la fibre résultent de la structure asymétrique des molécules de colorant, qui rendent possibles les interactions électrostatiques entre les dipôles des colorant et les liaisons polaires de la fibre.

Les forces de Van der Waals entrent en jeu quand les molécules de la fibre et du colorant sont alignées et proches l’une de l’autre. Ces forces sont très importantes pour les fibres de polyester car elles peuvent s'établir entre les groupes aromatiques de la fibre et ceux du colorant.

Les colorants dispersés sont disponibles sous forme de poudre ou de liquide. Les colorants en poudre contiennent 40 à 60 % d’agents dispersants, tandis que les formules liquides en contiennent 10 à 30 %. Les produits de condensation du formaldéhyde et les sulfonates de lignine sont couramment utilisés comme dispersant.

Il sera peut-être nécessaire d’utiliser les produits chimiques et auxiliaires suivants pour la teinture à l’aide de colorants dispersés :

Des dispersants : bien que tous les colorants dispersés présentent déjà une teneur élevée en dispersant, on les ajoute au bain de teinture et lors du dernier rinçage.

Des véhiculeurs : pour certaines fibres, la teinture à l’aide de colorants dispersés à des températures inférieures à 100°C impose l’utilisation de véhiculeurs. C’est le cas avec le polyester, où ils permettent une pénétration uniforme des colorants dispersés au-dessous de la température d’ébullition. Du fait des problèmes environnementaux associés à l’utilisation des ces substances, le polyester est teint de préférence sous pression à une température >100 ºC sans véhiculeur. Néanmoins, la teinture avec véhiculeurs est toujours importante pour les mélanges polyester-laine, étant donné que la laine ne doit pas subir de traitement à des températures trop supérieures à 100 ºC

Des épaississants : on ajoute des polyacrylates ou des alginates au bain de teinture dans les procédés par foulardage. Leur fonction est d’éviter la migration du colorant vers la surface textile pendant le séchage.

Des agents réducteurs (principalement de l’hydrosulfite de sodium) : ils sont ajoutés à la solution alcaline lors du dernier rinçage.

Les colorants dispersés sont largement utilisés non seulement pour la teinture, mais également pour l’impression des fibres synthétiques.

Questions environnementales

Les paramètres d’évaluation des propriétés environnementales des colorants dispersés sont décrits ci-dessous. On notera cependant que le tableau 9.3 ne tient pas compte des questions environnementales liées aux produits chimiques et produits auxiliaires employés dans le procédé de teinture car ces points sont traités dans une annexe spécifique.

Paramètres

Commentaires

Bioéliminabilité

Du fait de leur faible solubilité dans l’eau, ils sont en grande partie éliminés par absorption sur boues activées dans une station d’épuration des eaux usées.

Composés organiques halogénés (AOX)

Certains colorants dispersés peuvent contenir des composés organiques halogénés, mais en principe ils ne se retrouvent pas dans l’effluent après traitement des eaux usées (car ils sont facilement éliminés par absorption sur boues activées) (voir également la section 2.7.8.1)

Toxicologie

Les colorants dispersés suivants ont un effet allergénique potentiel : Rouge dispersé 1, 11, 17, 15; Bleu dispersé 1, 3, 7, 26, 35, 102, 124;

Orange dispersé 1, 3, 76; Jaune dispersé 1, 9, 39, 49, 54, 64.

Métaux lourds

Amines aromatiques

Ces colorants sont toujours commercialisés par des négociants et fabricants d’Extrême Orient [294, ETAD, 2001]

Colorant non-fixé

Le rendement de fixation se situe dans une fourchette de 88 à 99 % pour la teinture à la continu et 91 à 99 % pour l’impression.

Pollution de l’effluent par les additifs de la formulation de teinture

Les dispersants conventionnels (composés de condensation de formaldéhyde, sulfonates de lignine, etc.) sont difficilement biodégradables (<30 % selon [186, Ullmann's, 2000] , env. 15 % selon [18, VITO, 1998] ). Certains colorants contiennent dans leur composition des dispersants plus facilement éliminables (même s’ils ne sont pas utilisables dans toutes les formulations). De plus amples informations figurent à la section 4.6.3.

Tableau 9 .3 : Paramètres environnementaux des colorants dispersés

9.5 Colorants métallifères

Applicabilité

Les colorants métallifères (également appelées pré-métallisés) ont une grande affinité pour les fibres protéiniques. Parmi les colorants métallifères, les colorants à complexes métallifères 1:2 conviennent également pour les fibres polyamides.

Plus de 65 % de la laine est aujourd’hui teinte à l’aide de colorants au chrome (voir section suivante) ou de colorants à complexes métallifères et environ 30 % du polyamide est teint à l’aide de colorants à complexes métallifères 1:2.

Propriétés

La solidité à la lumière est excellente, tandis que la solidité au lavage n’est pas aussi bonne qu’avec les colorants au chrome (surtout pour les nuances foncées).

Caractéristiques chimiques et conditions générales d’application

Les colorants métallifères se divisent globalement en deux classes : les complexes métallifères 1:1, dans lesquels une molécule de colorant est associée à un atome de métal, et les complexes métallifères 1:2, dans lesquels un atome de métal est associé à deux molécules de colorant. La molécule de colorant est généralement une structure monoazoïque contenant des groupes supplémentaires tels qu’hydroxyle, carboxyle ou groupes aminés qui ont la capacité de former des complexes forts avec des ions métalliques, généralement de chrome, cobalt, nickel et cuivre. On notera que les colorants phtalocyanine ne peuvent pas être classés parmi les colorants métallifères.

Les figures 9.4 et 9.5 montrent des exemples de colorants pré-métallisés.

  Figure 9.4 : Structures moléculaires de colorants à complexes métallifères 1:1

  Figure 9.5 : Structures moléculaires de colorants à complexes métallifères 1:2

Les colorants métallifères ne s’appliquent pas de la même manière. Ils se rattachent à plusieurs classes de colorants (c’est à dire qu’on peut les trouver par exemple, parmi les colorants acides, directs et réactifs). Dans le procédé de teinture, les colorants à complexes métallifères sont appliqués dans les conditions de pH imposées par la classe du colorant utilisé et le type de fibre (laine, polyamide, etc.). Les niveaux de pH pour la laine vont de très acide (1,8 à 4 pour les colorants à complexes métallifères 1:1) à modérément acide/neutre (4 à 7 pour les colorants à complexes métallifères 1:2). Pour les fibres de polyamide, des conditions de pH plus élevé sont de plus en plus courantes.

Les colorants à complexes métallifères 1:1 présentent d’excellentes caractéristiques de teinture d’unisson et de pénétration, et possèdent la capacité de couvrir les irrégularités du support. Ils ont de bonnes propriétés de solidité à la lumière et au lavage même pour les nuances foncées. Ils sont particulièrement adaptés pour la teinture de fils et de pièces de laine carbonisée.

Les colorants à complexes métallifères 1:2 s’utilisent à la fois pour la laine et le polyamide. Ils forment le groupe le plus important dans cette classe, qui lui-même peut être divisé en deux sous-groupes :

les complexes 1:2 faiblement polaires, solubilisés par l’anion inhérent au complexe, ou contenant des substituants non-ioniques et hydrophiles tels que méthylsulfone (SO₂CH₃). Ces colorants possèdent une excellente solidité à la lumière et au frottement humide, et d’excellentes propriétés de pénétration des fibres.

les complexes 1:2 fortement polaires, solubilisés par un ou plusieurs résidus d'acide sulfonique ou carboxylique, ces colorants possèdent un pouvoir d’unisson plus faible que les colorants faiblement polaires mentionnés ci-dessus, mais des propriétés de solidité au mouillé supérieures, et ils conviennent généralement pour les applications où on utilise des colorants à mordant. Ce second groupe se prête également mieux à la teinture des fibres de polyamide.

Il peut être nécessaire d’utiliser les produits chimiques et auxiliaires suivants pour la teinture en colorants métallifères :

Des régulateurs de pH : acide sulfurique, formique, acétique,

Des électrolytes : sulfate de sodium, acétate et sulfate d’ammonium,

Des agents d’unisson : des mélanges de tensioactifs anioniques et non-ioniques (ces produits auxiliaires ne sont pas nécessaires lorsqu’on utilise des techniques de teinture par adsorption et pH contrôlé).

Questions environnementales

Les paramètres d’évaluation des propriétés environnementales des colorants métallifères sont décrits ci-dessous. On notera cependant que le tableau 9.4 ne tient pas compte des questions environnementales liées aux produits chimiques et produits auxiliaires employés dans le procédé de teinture car ces points sont traités dans une annexe spécifique.

Paramètres

Commentaires

Bioéliminabilité

Grande différence d’une teinture à l’autre (la bioéliminabilité peut être <50 %)

Composés organiques halogénés (AOX)

Certains produits contiennent des composés organiques halogénés : l’AOX dans les eaux usées dépend donc de l’éliminabilité des colorants concernés (voir également la section 2.7.8.1)

Eco-toxicité

Métaux lourds

Des métaux peuvent se retrouver dans l’effluent du fait de la mauvaise fixation de la teinture. Le chrome (III) et d’autres métaux de transition utilisés dans les colorants métallifères font partie intégrante du chromophore (voir également la section 2.7.8.1 "métaux lourds").

Amines aromatiques

Colorant non-fixé

Le rendement de fixation va de modéré à excellent (de 85 à 98 % et au-delà dans certains cas)

Pollution des effluents par les additifs de la formulation de teinture

Des sels inorganiques sont présents dans la préparation des poudres de colorant. Ces sels ne présentent cependant aucun problème écologique ou toxicologique [64, BASF, 1994]

Tableau 9.4 : Paramètres environnementaux des colorants métallifères

9.6 Colorants à mordant (colorants au chrome)

Applicabilité

Les colorants à mordant s’utilisent généralement pour les protéines (laine et soie). En pratique, ils ne sont plus utilisés pour les fibres de polyamide ni pour l’impression.

Propriétés

Du fait de leur bonne propriété d’unisson et de leur très bonne solidité au mouillé après chromatage, les colorants au chrome s’utilisent principalement pour obtenir des nuances foncées (verts, bleus et noirs) à un coût modéré. Leur utilisation présente malgré tout des inconvénients : des temps de teinture longs, des difficultés de nuançage, des risques de détérioration chimique de la fibre pendant le chromatage et le rejet potentiel de chrome dans les eaux usées.

Caractéristiques chimiques et conditions générales d’application

Le Colour Index classe ces colorants comme colorants à mordant, mais le chrome étant pratiquement devenu le mordant universel, cette classe est communément appelée classe des colorants au chrome.

D’un point de vue chimique, on peut les considérer comme des colorants acides contenant des groupes fonctionnels capables de former des complexes métallifères avec le chrome. Ils ne contiennent pas de chrome dans leur molécule. Le chrome est en fait ajouté sous forme de bichromate, ou sel de chrome pour permettre la fixation de la teinture.

L’interaction avec la fibre s’établit par liaison ionique entre les groupes anioniques du colorant et les cations d’ammonium disponibles sur la fibre. En outre, le chrome agit comme liaison entre le colorant et la fibre. Cela donne une liaison très forte qui se traduit par une excellente solidité. La figure 9.6 montre les liaisons ioniques et liaisons de coordination dans le cas de la laine.

  Figure 9.6 : Représentation des liaisons ioniques et de coordination possibles entre la laine et les colorants au chrome
[69, Corbani, 1994]

Il peut être nécessaire d’utiliser les produits chimiques et auxiliaires suivants pour utiliser les colorants au chrome dans les procédés de teinture :

potassium et bichromate ou chromate,

acide formique ou acétique comme régulateurs de pH,

d’autres acides organiques tels que l’acide tartarique et lactique. Ils sont utilisés pour renforcer le degré de conversion de chrome (VI) en chrome (III),

sulfate de sodium ou d’ammonium.

Questions environnementales

Les paramètres d’évaluation des propriétés environnementales des colorants au chrome sont décrits ci-dessous. On notera cependant que le tableau 9.5 ne tient pas compte des questions environnementales liées aux produits chimiques et produits auxiliaires employés dans le procédé de teinture car ces points sont traités dans une annexe spécifique.

Paramètres

Commentaires

Bioéliminabilité

Composés Organiques Halogénés (AOX)

Eco-toxicité

Métaux lourds

Le chrome présent dans le bain de teinture ne provient pas du colorant, il est ajouté sous forme de bichromate, ou sel de chromate pendant l'opération de teinture pour permettre la fixation (voir aussi la section 2.7.8.1)

Amines aromatiques

Colorant non-fixé

Pollution de l’effluent par les additifs de la formulation de teinture

Tableau 9.5 : Paramètres environnementaux des colorants au chrome

9.7 Colorants au naphtol (colorants azoïques développés sur la fibre)

Applicabilité

Les colorants azoïques, également connus sous le nom de colorants au naphtol, sont utilisés sur les fibres cellulosiques (particulièrement le coton), mais peuvent aussi s’appliquer sur la viscose, l’acétate de cellulose, le lin et parfois le polyester.

Propriétés

Les colorants azoïques ont d’excellentes propriétés de solidité au mouillé, ainsi qu’une bonne solidité à la lumière, au chlore et à l’alcali, tandis que la solidité au frottement est faible.

Caractéristiques chimiques et conditions générales d’application

D’un point de vue chimique, les colorants au naphtol sont très similaires aux colorants azoïques, la différence principale étant l’absence de groupes de solubilisation sulfoniques.

Ils se composent de deux composés réactifs chimiques qu’on applique sur l’étoffe en deux étapes. Le colorant insoluble est synthétisé directement dans la fibre suite à la réaction de couplage qui se produit entre une base diazotée (agent développeur) et un agent de couplage.

Les agents de couplage sont habituellement des dérivés d'anilides de l’acide 2-hydroxy-3-naphtoïque (également appelée naphtol AS). Ces naphtols sont disponibles sous forme de poudre ou sous forme liquide (dans ce cas, la solution contient également de la soude caustique, la concentration de naphtol allant de 30 à 60 %).

Figure 9.7 : Exemples d’agents de couplage pour les colorants au naphtol

Les agents développeurs peuvent être des dérivés d’aniline, toluidine, ortho-anisidine et méta -anisidine, diphénylamine. Ils sont disponibles sous forme :

libre (produit de base ),

liquide (ces formulations sont des dispersions aqueuses des amines aromatiques, elles sont plus sures et plus simples à appliquer que les bases solides),

de sels (ce sont des composés de diazonium déjà diazotés qui sont commercialisés sous forme stabilisée et sont utilisables en l’état : quelques exemples se trouvent dans la figure ci-dessous).

 Figure 9.8 : Exemples d’agents développeurs (molécule de base) pour les colorants au naphtol

 Figure 9.9 : Exemples d’agents développeurs sous forme de sels

L’application des colorants azoïques implique plusieurs étapes :

préparation de la solution de naphtolate : le naphtol est transformé en naphtolate pour pouvoir être couplé avec le sel de diazonium,

application du naphtolate sur la fibre,

préparation de la base diazotée : afin de permettre la réaction de couplage, la base doit d’abord être diazotée à froid, en utilisant du nitrite de sodium et de l’acide chlorhydrique (cette étape est supprimée dans le cas où on utilise l’agent développeur sous forme de sels),

formation du colorant azoïque dans la fibre.

Questions environnementales

Les paramètres d’évaluation des propriétés environnementales des colorants au naphtol sont décrits ci-dessous. On notera cependant que le tableau 9.6 ne tient pas compte des questions environnementales liées aux produits chimiques et produits auxiliaires employés dans le procédé de teinture car ces points sont traités dans une annexe spécifique.

Paramètres

Commentaires

Bioéliminabilité

Composés Organiques Halogénés (AOX)

Eco-toxicité

Métaux lourds

Amines aromatiques

Les agents développeurs sont tous des amines ou diamines diazotables ou des anilines substituées, des toluidines, des anisidines, des azobenzènes ou diphénylamines. Certaines de ces amines et en particulier, p-nitroaniline, chloroaniline et ß-naphtilamine sont sur la liste de polluants prioritaires de l’EPA US de 1980 et leur utilisation est interdite.

Colorant non-fixé

Le rendement de fixation des procédés de teinture à la continu va de 76 à 89 %, et de 80 à 91 % pour les procédés d’impression [77, EURATEX, 2000]

Pollution de l’effluent par les dispersants et additifs de teinture

Tableau 9.6 : Paramètres environnementaux des colorants au naphtol

9.8 Colorants réactifs

Applicabilité

Les colorants réactifs s’utilisent principalement pour la teinture de fibres cellulosiques telles que le coton et la viscose, mais ils s'utilisent de plus en plus pour la laine et le polyamide.

Propriétés

Ils permettent d’obtenir une forte solidité au mouillé (meilleure que les colorants directs moins onéreux), mais leur utilisation n’est pas toujours possible du fait de la difficulté à obtenir un bon unisson. La solidité au chlore est légèrement plus faible que celle des colorants de cuve, tout comme la solidité à la lumière dans des conditions extrêmes.

La gamme de colorants réactifs est large et permet l’utilisation d’un grand nombre de techniques.

Caractéristiques chimiques

Les colorants réactifs ont la particularité de posséder des groupements chimiques spécifiques capables de former des liaisons covalentes avec le support textile.

L’énergie nécessaire pour casser cette liaison est similaire à celle nécessaire pour dégrader le support lui-même, ce qui explique la forte solidité au mouillé de ces colorants.

La structure du Noir Réactif 5, l’un des plus importants colorants réactifs en terme de volume consommé, est illustrée dans la figure 9.10.

  Figure 9.10 : Structure du Noir Réactif 5

On peut représenter la structure des colorants réactifs par la formule suivante : Col-B-R, où :

Col est le chromophore constitué généralement de composés monoazoïques, anthraquinoniques, phtalocyanines et métallifères,

B est le groupe de liaison entre le chromophore et le groupe réactif,

R représente le groupement réactif. Les groupements se caractérisent par leur réactivité. Sur cette base, ils sont classés comme colorants à chaud ou à froid.

Quelques exemples de systèmes réactifs pour les fibres cellulosiques, la laine ou le polyamide figurent dans le tableau suivant.

Groupement réactif

Dénomination

Nom commercial

Dichloro-s-triazine (colorant à froid)

Procion MX

Amino-fluoro-s-triazine (colorant à chaud)

Cibacron F

Trichloro-pyrimidine (colorant à chaud)

Cibacron T-E

Dimaren X, Z

-SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃Na

Béta-sulfate-éthyl-sulfone (colorant à chaud)

Remazol

Tableau 9.7 : Groupements réactifs représentatifs pour les fibres cellulosiques

Groupement réactif

Dénomination

Nom commercial

2,4-difluoro 5-chloro pyrimidine

Verofix

phtalocyanine F

-SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃Na

Béta-sulfate-éthyl-sulfone

Remazolan

-SO₂-NH-CH₂-CH₂-O-SO₃H

sulfate-éthyl sulfonamide

Levafix

-NHCO-CBr=CH₂

Bromoacrylamide

Lanasol

Tableau 9.8 : Groupements réactifs représentatifs pour la laine et le polyamide

Les groupements réactifs du colorant réagissent avec les groupes aminés de la fibre dans le cas des fibres de protéines ou de polyamide, et avec les groupes hydroxyles dans le cas de la cellulose.

Dans les deux cas, suivant le groupement réactif, deux mécanismes de réaction sont possibles : soit de substitution nucléophile, soit d’addition nucléophile.

Un point important à prendre en compte lorsqu’on utilise des colorants réactifs, est le fait qu’il y a toujours deux réactions concurrentielles dans le processus de teinture :

1.      alcoolyse : colorant + fibre ? colorant fixé sur la fibre

2.      hydrolyse : colorant + eau ? colorant hydrolysé éliminé après teinture (réaction parasite)

Ceci a d’importantes conséquences, surtout dans le cas des fibres cellulosiques. En effet, les conditions alcalines, dans lesquelles les colorants réactifs réagissent avec les fibres cellulosiques, augmentent le taux d’hydrolyse. Le colorant hydrolysé n’est plus une substance réactive et est alors rejeté dans les effluents.

Il peut être nécessaire d’utiliser les produits chimiques et auxiliaires suivants pour la teinture de fibres cellulosiques en colorants réactifs :

de l’alcali (carbonate de sodium, bicarbonate de soude et soude caustique),

du sel (principalement le chlorure et le sulfate de sodium),

de l’urée qui pourra être ajoutée au bain de foulardage dans le procédé à la continu si on utilise la méthode mono-bain (voir également la section 4.6.13 pour les techniques alternatives),

du silicate de sodium qui pourra être ajouté si on utilise la méthode Pad-Batch à froid (voir également la section 4.6.9).

Les colorants réactifs sont appliqués à la laine et aux fibres de polyamide sous différentes conditions. Pour ces fibres, la réactivité des groupes aminés est considérablement plus forte que celle des groupes hydroxyles de la cellulose.

On utilise souvent des agents d’unisson amphotères spéciaux pour obtenir un bon pouvoir d’unisson.

Les colorants réactifs sont généralement appliqués à des pH compris entre 4,5 et 7, suivant l’intensité de la nuance, en présence de sulfate d’ammonium et des agents d’unisson spéciaux mentionnés ci-dessus.

Pour l’impression de fibres cellulosiques, on emploie généralement des colorants modérément réactifs (principalement des systèmes monochlorotriazine). On utilise également parfois des sulfones de sulfoéthyle fortement réactifs.

L’impression à l’aide de colorants réactifs implique l’utilisation :

d'épaississants (principalement des polyacrylates combinés à des alginates),

d’urée,

d’alcali (par exemple carbonate ou bicarbonate de sodium),

d’agents oxydants (principalement des dérivés d’acide phényl sulfonique) : ils permettent d’éviter la réduction des colorants les plus sensibles pendant le vaporisage.

Questions environnementales

Les problèmes de fixation des colorants réactifs sont connus de longue date, en particulier pour la teinture en discontinu des fibres cellulosiques, durant laquelle on ajoute normalement une quantité de sel importante pour améliorer la montée du colorant (et donc sa fixation). D’autre part, la reproductibilité des nuances et l'unisson étaient les principaux obstacles à l’obtention d’un résultat « bon du premier coup » en utilisant les colorants les plus efficaces (montée et rendement de fixation élevés).

Les études de recherche & développement avaient plusieurs objectifs, et tous sont aujourd’hui réalisés ou sont en cours de réalisation. Parmi ces objectifs [190, VITO, 2001] :

augmentation de la solidité des colorants individuels et des combinaisons de colorants (trichromies),

amélioration de la reproductibilité des combinaisons de trichromie utilisées dans les procédés de teinture les plus couramment appliqués.

réduction de la consommation de sel et/ou du colorant non fixé rejeté dans l’effluent

amélioration des propriétés de solidité (par exemple : à la lumière, à des lavages répétés).

L’utilisation de techniques sophistiquées d’ingénierie moléculaire a rendu possible la conception de colorants réactifs (par exemple : des colorants bi-fonctionnels et des colorants réactifs ne nécessitant que peu de sel) ayant des performances supérieures aux colorants réactifs traditionnels. Ces développements récents sont décrits en détail dans les sections 4.6.10, 4.6.11 et 4.6.13.

Les résultats de l’évaluation des propriétés environnementales des colorants réactifs figurent dans le tableau 9.9. On notera cependant que ce tableau ne tient pas compte des questions environnementales liées aux produits chimiques (par exemple le sel) et produits auxiliaires employés dans le procédé de teinture car ces points sont traités dans une annexe spécifique.

Paramètres

Commentaires

Bioéliminabilité

Le colorant réactif non-fixé et sa forme hydrolysée sont facilement solubles. Il est difficile de les éliminer en station d’épuration biologique des eaux usées.

Composés organiques halogénés (AOX)

Bon nombre de colorants réactifs contiennent des composés organique halogénés. Néanmoins, il faut distinguer les halogènes liés au chromophore, des halogènes liés aux groupements réactifs (Voir section 2.7.8.1 pour de plus amples informations).

Eco-toxicité

Métaux lourds

Les métaux lourds peuvent être présents à la fois sous forme d’impuretés du procédé de production (l’ETAD a fixé des limites) et comme partie intégrante du chromophore. Ce dernier cas concerne les colorants phtalocyanines, toujours couramment utilisés, surtout pour les nuances de bleu et turquoise (aucun remplaçant n’a encore été trouvé) (Voir également la section 2.7.8.1)

Amines aromatiques

Colorant non-fixé

Le rendement de fixation est parfois faible ⁽¹⁾ (Voir également la section 2.7.8.1). Des efforts ont été réalisés pour augmenter le rendement. Certains colorants réactifs peuvent atteindre plus de 95 % de fixation, même pour les fibres cellulosiques (Voir sections 4.6.10 et 4.6.11 pour les derniers développements)

Pollution de l’effluent par les dispersants et additifs présents dans la formulation du colorant

Notes:

⁽¹⁾ [77, EURATEX, 2000] Rendement de fixation pour :

-          la teinture du coton en discontinu : 55 à 80 %

-          la teinture de la laine en discontinu : 90 à 97 %

-          l’impression (en général) : 60 %

Tableau 9.9 : Paramètres environnementaux des colorants réactifs

9.9 Colorants au soufre

Applicabilité

Les colorants au soufre s’utilisent principalement pour les supports en coton et viscose. On peut également les utiliser pour teindre les mélanges de fibres cellulosiques et synthétiques, y compris les polyamides et polyesters. On les utilise occasionnellement pour teindre la soie. Si ce n’est pour les nuances de noir, les colorants au soufre ne jouent pratiquement aucun rôle dans l’impression textile.

Propriétés

Les propriétés de solidité au blanchiment et au lavage sont très bonnes, tandis que la solidité à la lumière varie de modérée à bonne. Bien que leur gamme de nuances soit large, les colorants au soufre sont principalement utilisés pour les nuances foncées car les nuances plus claires présentent peu de résistance à la lumière et au lavage. Les colorants au soufre ont tendance à être ternes comparés aux autres classes de colorants.

Caractéristiques chimiques et conditions générales d’application

Les colorants au soufre sont constitués de composés de poids moléculaire élevé, et sont obtenus par réaction de soufre ou de sulfures avec des amines et des phénols. Il existe de nombreux colorants qui contiennent du soufre dans leur molécule, mais seuls les colorants devenant solubles dans l’eau après réaction avec le sulfure de sodium dans des conditions alcalines peuvent être qualifiés de colorants au soufre.

Leur structure chimique exacte n’est pas toujours connue car la complexité de ces mélanges de molécules est élevée. Ces composés peuvent contenir des dérivés aminés, des nitrobenzènes, des nitro- et aminobiphényls, des phénols substitués, des naphtalènes substitués, des composés aromatiques condensés, des indophénols, des azines, et des molécules cycliques d’oxazine, de thiazole, d’azine et de thiazine. Les colorants au soufre contiennent du soufre à la fois dans le chromophore et dans des chaînes latérales de polysulfure.

Comme cela a déjà été indiqué, les colorants au soufre sont insolubles dans l’eau, mais après réduction dans en milieu alcalin, ils sont convertis en leuco-dérivés solubles dans l’eau, présentant une grande affinité avec la fibre. Après absorption par la fibre, ils sont ré-oxydés et retrouvent leur état insoluble d’origine.

Les colorants au soufre sont disponibles sous différentes formes :

poudres amorphes ou pigments dispersables. Les poudres amorphes sont insolubles ou partiellement solubles dans l’eau, et sont incorporés dans le bain au stade de l’ébullition avec du sulfure de sodium en milieu aqueux. Les pigments dispersables peuvent être utilisés sous cette forme pour la teinture au foulard en présence d’un agent dispersant. Ils peuvent contenir une certaine quantité d’agent réducteur déjà présente dans la formulation et dans ce cas sont appelés « pigments partiellement réduits».

leuco-dérivés (colorants prêts à l’emploi) sous forme liquide et contenant déjà l’agent réducteur nécessaire à la teinture. Ainsi, il suffit de les diluer dans l’eau avant application. Des colorants à faible teneur en sulfure sont également disponibles sur le marché.

solubles dans l’eau, sous forme de sels de Bunte (Col-S-SO₃Na) obtenus par traitement du colorant sous sa forme insoluble (Col-S-S-Col) avec de l’hydrosulfite de sodium. Ils peuvent être dissous dans l’eau chaude, mais n’ont pas d’affinité avec la fibre. L’addition d’alcali et d’agents réducteurs leur donne cette propriété.

On emploie généralement du sulfure de sodium et du sulfure d’hydrogène comme agents réducteurs pour amener le colorant à l’état soluble (à moins d’appliquer des colorants au soufre prêts à l’emploi). On utilise également des systèmes binaires composés de glucose et de dithionite de sodium (hydrosulfite) ou de dioxyde de thio-urée comme agents réducteurs.

Dans tous les procédés, le colorant est fixé lors de la dernière étape sur le support par oxydation. Aujourd’hui, c’est le peroxyde d’hydrogène, ou des composés halogénés tels que bromate, iodate et chlorite, qui sont les agents oxydants les plus couramment utilisés.

Outre les agents réducteurs et oxydants mentionnés ci-dessus, d’autres produits chimiques et auxiliaires sont nécessaires lors de la teinture en colorants au soufre. Ce sont :

l’alcali (principalement de la soude caustique),

le sel (chlorure et sulfate de sodium),

les dispersants : ce sont habituellement des condensats de formaldéhyde et d'acide naphtalène sulfonique, des sulfonates de lignine et des huiles sulfonées,

les agents complexants : on utilise dans certains cas l’EDTA et les polyphosphates pour éviter les effets négatifs dus à la présence d’ions alcalino-terreux.

Questions environnementales

Les paramètres d’évaluation des propriétés environnementales des colorants au soufre sont décrits ci-dessous. On notera cependant que le tableau 9.10 ne tient pas compte des questions environnementales liées aux produits chimiques et produits auxiliaires employés dans le procédé de teinture car ces points sont traités dans une annexe spécifique.

Paramètres

Commentaires

Bioéliminabilité

La plupart des colorants au soufre sont insolubles dans l’eau après oxydation, et peuvent donc être en majeure partie éliminés par adsorption sur boue activée dans la station d’épuration des eaux usées.

Composés organiques halogénés (AOX)

Eco-toxicité

Métaux lourds

Amines aromatiques

Colorant non-fixé

Le rendement de fixation va de 60 à 90 % pour la teinture à la continu, et de 65 à 95 % pour l’impression [77, EURATEX, 2000]

Pollution par les additifs de la formulation du colorant

Des dispersants peu biodégradables sont présents. De nouveaux produits de condensation de formaldéhyde ayant une élimination élevée (>70 %) sont déjà disponibles (Voir section 4.6.3)

Tableau 9 . 1 0 : Paramètres environnementaux des colorants au soufre

9.10 Colorants de cuve

Applicabilité

Les colorants de cuve s’utilisent le plus souvent pour la teinture et l’impression du coton et de fibres cellulosiques. On peut également les appliquer à la teinture des mélanges de polyamide et de polyester avec des fibres cellulosiques.

Propriétés

Les colorants de cuve possèdent d’excellentes solidité quand ils sont bien sélectionnés, et sont souvent utilisés pour les textiles soumis ensuite à des conditions de lavage et de blanchiment sévères (serviettes, uniformes industriels et militaires, etc.). La gamme de couleurs est vaste, mais les nuances sont souvent ternes.

Caractéristiques chimiques et conditions générales d’application

D’un point de vue chimique, ils peuvent être classés en deux groupes distincts : les colorants de cuve indigoïdes et anthraquinoniques. Les colorants indigo sont utilisés presque exclusivement pour la teinture de fils de chaîne dans la production de denim bleu.

Comme les colorants au soufre, les colorants de cuve sont normalement insolubles dans l’eau, mais ils deviennent solubles dans l’eau et substantifs pour la fibre après réduction en milieu alcalin. Ils sont ensuite oxydés et retrouvent leur état insoluble d’origine et restent ainsi fixés sur la fibre.

Figure 9.11 : Exemples de colorants de cuve

Les colorants de cuve commerciaux sont en fait des préparations qui consistent en un pigment coloré destiné à être réduit, et un agent dispersant (principalement des produits de condensation de formaldéhyde et des sulfonates de lignine). On les trouve généralement sous forme de poudre, granulés et pâte.

On utilise différentes techniques pour la teinture en colorants de cuve. Néanmoins, on retrouve toujours trois étapes :

réduction,

oxydation,

post-traitement.

L’étape durant laquelle on réduit le colorant en leuco-dérivé est appelée réduction.

Les colorants de cuve sont généralement plus difficiles à réduire que les colorants au soufre. Différents agents réducteurs sont utilisés. Le dithionite de sodium (hydrosulfite) est toujours le plus utilisé, bien qu’il ait certaines limites. Il est consommé non seulement pour la réduction du colorant, mais une partie est également oxydée par l’air. Il faut donc l’utiliser en excès, et différentes techniques ont été proposées pour augmenter le rendement (Voir également section 4.6.6). De plus, le dithionite de sodium ne peut pas être utilisé à haute température ni dans les procédés de teinture Pad-Steam car il peut conduire à une sur-réduction dans le cas des colorants les plus sensibles. Dans ces conditions d’application, ainsi que pour l’impression, les dérivés d’acide sulfoxylique sont préférables.

On utilise parfois le dioxyde de thio-urée comme agent réducteur, mais il existe un risque de sur-réduction étant donné que son potentiel de réduction est bien plus élevé que celui de l’hydrosulfite. En outre, les produits d’oxydation du dioxyde de thio-urée contribuent à la pollution des eaux usées, par l’azote et le soufre.

Sous la pression croissante de la protection de l’environnement, des agents réducteurs organiques, sans soufre, et biodégradables, tels que l’hydroxyacétone, sont aujourd’hui mis à disposition. Leur effet réducteur reste cependant inférieur à celui de l’hydrosulfite, ils ne peuvent donc pas le remplacer dans toutes les applications. On peut néanmoins combiner l’hydroxyacétone et l’hydrosulfite et ainsi réduire dans une certaine mesure la charge de sulfite dans les effluents.

Après absorption par la fibre, le colorant, sous forme de leuco-dérivé soluble, retrouve son état de pigment initial par oxydation. Ce processus est réalisé pendant le traitement au mouillé (lavage) par adition d’oxydants tels que peroxyde d’hydrogène, perborate ou acide 3- nitrobenzène sulfonique dans le bain de teinture.

La dernière étape consiste en un post-traitement du textile dans un bain faiblement alcalin contenant du détergent au stade de l’ébullition. Le but de ce lavage n’est pas uniquement d’éliminer les particules de pigment, mais également de cristalliser les particules de colorant amorphe, ce qui donne à l’étoffe sa nuance définitive, et des propriétés de solidité caractéristiques des colorants de cuve.

Les conditions de teinture à l’aide de colorants de cuve varient grandement en terme de température et de quantités de sel et d’alcali nécessaires, selon la nature du colorant appliqué. Les colorants de cuve sont donc divisés par groupe selon leur affinité pour la fibre et la quantité d’alcali nécessaire:

Les colorants IK (I = Indanthrène, K = froid) ont une affinité faible, sont efficaces entre 20 et 30°C et ne nécessitent que peu d’alcali et de sel pour augmenter l’absorption du colorant,

Les colorants IW (W = chaud) ont une affinité plus élevée, sont efficaces entre 40 et 45ºC avec d’avantage d’alcali, et peu, voire pas de sel,

Les colorants IN (N = normal) ont une affinité élevée et sont appliqués à 60°C. Ils nécessitent beaucoup d’alcali mais aucune addition de sel.

On pourra rencontrer les produits chimiques et produits auxiliaires suivants dans les procédés de teinture :

du dithionite de sodium, du dioxyde de thio-urée et des dérivés d’acide sulfoxylique comme agents réducteurs,

de la soude caustique,

du sulfate de sodium,

des polyacrylates et alginates comme agents anti-migration dans les procédés par foulardage,

des produits de condensation de formaldéhyde et d’acide naphtalène sulfonique et des lignosulfonates comme agents dispersants,

des tensioactifs (y compris des amines grasses éthoxylées) et d’autre composants tels que betaïnes, amines polyalkylènes, et polyvinylpyrrolidone comme agents d’unisson,

du peroxyde d’hydrogène, du perborate, et de l’acide 3-nitrobenzène sulfonique comme oxydants,

du savon.

Les produits chimiques et auxiliaires suivants pourront se rencontrer dans les procédés d’impression :

des épaississants (esters d’amidon contenant des dérivés de farine),

des agents réducteurs : différents produits chimiques sont utilisés en fonction de la méthode d’impression (procédé tout-en-un ou en 2 phases), du colorant sélectionné et des conditions de vaporisage. Les dérivés d’acide sulfoxylique sont les plus courants, mais on peut également utiliser l’hydrosulfite (dans le cas du procédé deux phases quand la durée de vaporisage doit être très courte),

de l’alcali : carbonate de potassium, carbonate de sodium, hydroxyde de sodium,

des agents oxydants (les mêmes que pour la teinture),

du savon.

Questions environnementales

Les paramètres d’évaluation des propriétés environnementales des colorants de cuve sont décrits ci-dessous. On notera cependant que le tableau 9.11 ne tient pas compte des questions environnementales liées aux produits chimiques et produits auxiliaires employés dans le procédé de teinture car ces points sont traités dans une annexe spécifique.

Paramètres d’intérêt

Commentaires

Bioéliminabilité

Les colorants de cuve peuvent être considérés comme hautement éliminables étant donné qu’ils sont insolubles dans l’eau et peuvent donc être en majeure partie éliminés par adsorption sur boue activée dans la station d’épuration des eaux usées.

Composés organiques halogénés (AOX)

Eco-toxicité

Ils sont faiblement solubles. Ils ne sont pas bio-disponibles [64, BASF, 1994]

Métaux lourds

Les colorants de cuve contiennent des impuretés de métaux lourds (Cu, Fe, Mn, Ba et Pb) du fait de leur procédé de production (dans certains cas, il est toujours difficile d’avoir des valeurs inférieures à la norme ETAD) [64, BASF, 1994]

Amines aromatiques

Colorant non-fixé

Les colorants de cuve possèdent des niveaux élevés d’épuisement 70 à 95 % en teinture à la continu et 70 à 80 % en impression.

Pollution de l’effluent par les additifs de la formulation de teinture

Des dispersants présents dans la formulation de teinture étant solubles dans l’eau et peu dégradables, on les retrouve dans les eaux usées.

De nouveaux produits de condensation de formaldéhyde ayant une élimination élevée (>70 %) sont d’ores et déjà disponibles et des produits plus facilement éliminables sont en cours de développement. [186, Ullmann's, 2000] (Voir section 4.6.3)

Tableau 9.11 : Paramètres environnementaux des colorants de cuve

9.11 Pigments

Les pigments sont couramment utilisés dans les procédés d’impression (impression pigmentaire)

Les pigments sont insolubles dans l’eau et les solvants. Les pigments organiques sont en grande partie des dérivés benzoïques. Les pigments inorganiques (minéraux) sont des dérivés de métaux tels que titane, zinc, baryum, plomb, fer, molybdène, antimoine, zirconium, calcium, aluminium, magnésium, cadmium ou chrome.

10    ANNEXE III - PROCEDES PAR VOIE HUMIDE : MACHINES ET TECHNIQUES

10.1 Fibres en bourre

10.1.1  Autoclave

Le traitement de fibres en bourre s'effectue dans différentes machines, parmi lesquelles figurent celles à cuve conique, à cuve en forme de poire et à flux radial, que l'on utilise pour toutes les opérations par voie humide, telles que le pré-traitement, la teinture, l'application de produits d’apprêts et le lavage.

Dans les machines à cuve conique (figure 10.1), la fibre est empilée dans un porte-matières amovible. L’alimentation en bain se fait par le fond de la cuve à l’aide d’une pompe externe. Un tuyau central permet une circulation du bain à la fois par le haut et par le bas de la cuve.

Les machines à cuve en forme de poire sont équipées dans le fond d'une plaque perforée amovible. Le bain circule à travers les perforations à l’aide d’une hélice, après quoi il retourne dans la cuve de teinture via un trop plein. Après chargement des fibres dans ces machines, une plaque perforée supplémentaire vient coiffer la matière. La circulation du bain a pour effet d’empiler les fibres dans le fond de la machine, entre les deux plaques. Pour décharger la machine, les deux plaques doivent être enlevées au moyen d'un palan, les fibres étant enlevées manuellement.

Les machines à flux radial se caractérisent par un porte-matières comprenant en son centre un tube perforé. En passant par les perforations, le bain circule à travers la matière compactée.

Le chargement des fibres en bourre dans ces machines se fait normalement manuellement. La capacité varie entre 200 à 300 kg avec un volume de bain variant de 7 à 10 litres par kilogramme de fibres. La faible densité de tassement à l'intérieur de ces machines permet une libre circulation du bain à travers les fibres compactées à des pressions modérées, réduisant ainsi l'endommagement mécanique des fibres, tout en assurant l’unisson de la teinture.

Le chauffage du bain se fait par vapeur indirecte grâce à des serpentins placés au fond de la machine. Dans de nombreux cas, le niveau d'automatisation de ces machines est faible, permettant éventuellement la régulation manuelle de la température par une simple vanne sur le circuit de la vapeur. D'autres machines sont équipées de programmateurs électro-pneumatiques ou analogiques pour réguler le temps de traitement, la température et le sens de circulation du bain.

Certains autoclaves sont équipés pour fonctionner à haute pression (ce qui n'est pas nécessaire pour la teinture des fibres de laine).

Les autoclaves de tous types peuvent être équipés d'une cuve complémentaire, dont le volume minimal est au moins équivalent à celui de la cuve de teinture. Ces cuves sont destinées à permettre le recyclage des bains pour les opérations de teinture suivantes. Parfois, plusieurs cuves de teinture peuvent être reliées à une seule cuve de recyclage, permettant de répartir les bains entre les différentes machines.

Le rapport de bain pour le traitement des fibres en bourre peut varier de 1:4 à 1:12, selon le type de machine, le niveau de chargement, la nature de la fibre, etc. [32, ENco, 2001]

Figure 10.1 : Schéma d'une machine de teinture à cuve conique pour la teinture de fibres en bourre

[32, ENco, 2001]

10.2 Fil

Le fil peut être teint en écheveaux ou en bobines. Plusieurs machines sont destinées à cet usage en fonction du procédé utilisé. Ces machines permettent de réaliser toutes les opérations par voie humide, qu'il s'agisse du pré-traitement, de la teinture, de l'application des produits apprêts ou du lavage.

10.2.1  Machines de teinture pour écheveaux

Les machines de teinture pour écheveaux sont pour la plupart du type à simples baguettes (Hussong), dans lesquelles les écheveaux sont suspendus sur des baguettes fixes solidaires du couvercle de la cuve de teinture (figure 10.2). Le couvercle est abaissé verticalement sur la cuve de teinture, constituée d’un simple caisson à double fond perforé. La circulation du bain est assurée dans les deux sens par une hélice placée verticalement dans un caisson à siphon situé à une extrémité de la machine. Le chauffage est normalement assuré par l'intermédiaire de serpentins contenant de la vapeur situés dans le double fond. Sur des machines plus petites, il est effectué par injection de vapeur directe. La régulation de la température se fait grâce à des systèmes électromécaniques ou programmables. Ces dispositifs peuvent également permettre de contrôler les ajouts des produits chimiques et des colorants et les cycles de refroidissement nécessaires. Les capacités des machines vont de 10 kg pour une machine d’échantillonnage à 1 000 kg. Les machines de grande capacité peuvent être connectées par paires grâce à un réseau de tuyau, de manière à permettre la teinture d'une quantité de fil pouvant atteindre 4 000 kg, tout en conservant la flexibilité de pouvoir teindre par lot de 1 000 kg.

Il existe des variantes de cette conception, où une hélice horizontale assure la circulation du bain. De telles machines sont invariablement équipées d'un fond concave supposé améliorer la circulation du bain et réduire légèrement le rapport de bain. [32, ENco, 2001]

Pour ces machines, les rapports de bain sont en général de 1:15 à 1:25.

Figure 10.2 : Schéma d'une machine de teinture pour écheveaux de type Hussong

[32, ENco, 2001]

10.2.2  Machines de teinture pour bobines

Il existe trois types de machines destinées à la teinture en bobines de fils de laine : machines horizontales ou verticales à clarinettes ou des machines de type tube.

Machines de teinture horizontales à clarinette appelées "armoires", similaires aux machines de teinture pour écheveaux, mais conçues différemment pour recevoir des supports sur lesquels les bobines de fil sont emboîtées horizontalement. Il peut également s'agir d'un autoclave horizontal, dans lequel on introduit un porte-matières supportant les bobines de fil. Dans les deux cas, les machines sont équipées de pompes à haut débit, nécessaires pour assurer une bonne circulation du bain de teinture. Ces machines sont habituellement utilisées pour teindre des fils gonflants, enroulés sur bobines molles, afin d’obtenir un meilleur taux de pénétration du bain de teinture.

Machines de teinture verticales à clarinettes. Ce sont les machines les plus couramment utilisées (voir figure 10.3). Les bobines peuvent être emboîtées sur des supports verticaux pour améliorer la capacité, favoriser la circulation du bain de teinture et minimiser le rapport de bain. 

Machines de teinture à tubes. Elles sont formées d'un certain nombre de tubes verticaux ou horizontaux, dans lesquels s'emboîtent les porte-bobines. Ces tubes forment des dispositifs de teinture individuels qui sont reliés par un réseau de tuyau et disposent d’une pompe de circulation commune. Ces machines offrent une plus grande flexibilité que celles dont il a été question plus haut, étant donné que certains tubes peuvent rester non chargés, ce qui permet de faire varier la capacité totale de la machine.

Le rapport de bain lors de la teinture pour bobines est proche de 1:12 (variant de 1:8 à 1:15). Pour la teinture de fils pour tapis, on utilise des machines dont la capacité peut atteindre 500 kg, tout en ayant la possibilité de relier deux machines ou davantage pour teindre des lots plus importants [32, ENco, 2001] .

Figure 10.3 : Schéma d'une machine de teinture pour bobines

[186, Ullmann's, 2000]

10.3 Etoffes en boyaux

Les traitements par voie humide sur les étoffes en boyaux peuvent être réalisés en discontinu ou à la continu.

10.3.1  Procédés discontinus

10.3.1.1   Barque à tourniquet

Le tourniquet, destiné à la mise en mouvement de l'étoffe, constitue l'élément commun à toutes les barques de teinture. Grâce à une roulette de guidage, le tourniquet tire l’étoffe hors du bain pour ensuite l'y laisser retomber en plis. Dans la barque à tourniquet classique (voir figure 10.4), le bain reste immobile, tandis que l'étoffe est maintenue en mouvement par le guindre positionné à la partie supérieure de la machine. Dans les barques récentes, le bain et l'étoffe sont maintenus en mouvement, ce qui améliore l'homogénéisation et l'échange de bain avec l'étoffe.

La barque peut être chargée en articles écrus aussi bien en boyaux qu'au large, ce qui signifie pour certaines barques une largeur de 5 à 6 mètres. Les extrémités de l'étoffe à teindre sont cousues ensemble pour former une nappe de tissu sans fin autour du tourniquet.

A l'origine, les barques à tourniquets sont des machines de teinture. Toutefois, pour des raisons pratiques, on les utilise généralement en même temps pour la préparation et la teinture.

Ces machines fonctionnent essentiellement à la pression atmosphérique, bien que le développement des fibres synthétiques ait conduit à la fabrication de machines sous pression (Les machines HT peuvent atteindre 130 à 140ºC).

La barque à tourniquet étant une machine très polyvalente, elle peut être utilisée pour tous types d'étoffes. C’est une technique très utilisée pour la teinture des tapis (que l'on teint généralement au large).

Cette technique est assez onéreuse en raison de la forte consommation d'eau et d'énergie, les rapports de bain types variant entre 1:15 et 1:40 (le rapport de bain de 1:30 est représentatif du secteur du tapis) [171, GuT, 2001] . Toutefois, des développements technologiques récents améliorent ses performances environnementales (voir section 4.6.20).

Figure 10.4 : Schéma d'une barque à tourniquet destinée à la teinture

[186, Ullmann's, 2000]

10.3.1.2   Machines de teinture, type Jet

Les machines de teinture, type Jet (voir figure 10.5) ont été conçues dans l'objectif d'éliminer certains problèmes liés à l'utilisation des barques.

Le tourniquet étant supprimé, l'étoffe circule dans un tube fermé. Une tuyère Venturi propulse le bain de teinture sous forme de jets qui assurent le transport de l'étoffe à travers le tube. La turbulence créée par le jet contribue à faire pénétrer le colorant dans l'étoffe et l'empêche de toucher les parois du tube.

Pendant son transport à l'intérieur du tube, l'étoffe est fréquemment en contact avec des volumes importants de bain, on pourra donc se contenter d’un volume de bain relativement faible au fond de la cuve, juste suffisant pour permettre le déplacement en douceur de l'étoffe du fond vers le haut de la machine. Ainsi, cette machine présente l'avantage d'une faible consommation d'eau et un traitement de courte durée. Les rapports de bain types se situent entre 1:4 et 1:20, dont 1:4 à 1:10 pour les étoffes et 1:6 à 1:20 pour les tapis (les valeurs basses s'appliquent aux fibres synthétiques, tandis que les valeurs élevées sont caractéristiques du coton) [171, GuT, 2001] .

Les Jets de teinture peuvent généralement fonctionner à haute température, et donc particulièrement adaptés à la teinture des fibres polyester. Toutefois, les contraintes mécaniques exercées sur le textile, dues à la différence de vitesse entre le bain et le support, constituent un inconvénient. Les Jets ne sont donc pas adaptés au traitement de certaines étoffes délicates.

Selon la configuration de la zone de dépôt de l'étoffe (machine longue ou machine compacte type J box), il existe plusieurs types de Jets, qui différent par le type de la tuyère et sa position (au-dessus ou en dessous du niveau du bain). Les machines de teinture, types Overflow, "Soft-Flow" et "Airflow" peuvent être considérées comme des évolutions du Jet de teinture classique. Vous trouverez les principales caractéristiques de ces machines dans les sections qui suivent. Pour la description des derniers développements de cette technologie de teinture, voir la section 4.6.21.

Figure 10.5 : Schéma d'une machine de teinture, type Jet

[186, Ullmann's, 2000]

10.3.1.3   Machines Overflow

Les machines Overflow (voir figure 10.6) ont été conçues pour les tricots et les tissus délicats, à base de fibres naturelles et synthétiques. On les utilise également dans le secteur du tapis.

La différence principale entre les machines de type Jet et Overflow est que dans les premières, l'étoffe est transportée par le bain entraîné à haute vitesse à travers la tuyère, alors que dans les machines Overflow, ce transport est assuré par le débordement du bain.

Une tournette (généralement non entraînée par un moteur) est disposée dans la partie supérieure de la machine, sur laquelle l'étoffe est placée en porte à faux, en ce sens que le poids de la matière textile est plus grand à la sortie de la tournette qu'à l'entrée. Du fait de la pesanteur, l'étoffe est immergée dans le bain sans subir la moindre tension (le transport se fait tout en douceur).

Différents types de machines sont proposées sur le marché, dont quelques-unes peuvent fonctionner sous pression et, par conséquent, à des températures plus élevées.

Les rapports de bain classiques pour les machines Overflow se situent dans une fourchette de 1:12 à 1:20.

Figure 10.6 : Schéma d'une machine de teinture, de type Overflow

[69, Corbani, 1994]

10.3.1.4   Machines "Soft-Flow"

Dans les machines, dites "Soft-Flow", le principe de la tournette est le même que celui des machines type Overflow où l’étoffe est transportée dans un flux de bain de teinture. Toutefois, alors que dans les machines Overflow la tournette n'est pas entraînée par un moteur, dans la machine type "Soft-Flow" la tournette et le jet fonctionnent constamment de façon synchrone pour entraîner l’étoffe de l'avant de la zone de dépôt, la mettre en contact brièvement avec une forte concentration du bain à l'intérieur de la tuyère et la ramener ensuite vers l'arrière de la cuve. Les machines "Soft-Flow" transportent l'étoffe plus en douceur que les Overflow classiques.

10.3.1.5   Machines "Airflow"

Les machines de type "Airflow" (voir figure 10.7) se différencient des Jets de teinture par le fait que c'est un jet d'air et non pas un jet d'eau qui assure la circulation de l’étoffe. L’étoffe traverse ensuite la zone de dépôt, contenant une très faible quantité de bain. Cette technique permet de réduire les consommations d'eau, d'énergie et de produits chimiques.

Comme les rapports de bain sont très faibles (de 1:2 à 1:5), le colorant doit être très soluble dans l'eau.

Figure 10.7 : Schéma d'une machine de teinture, type Jet

[186, Ullmann's, 2000]

10.3.2  Procédés à la continu

Les machines destinées au traitement à la continu d’étoffes en boyaux sont pour l'essentiel constituées des éléments ci-après :

un dispositif d’imprégnation (foulard),

une zone de maturation pour la fixation des produits chimiques appliqués,

une machine à laver en boyaux.

Le foulard est composé d’une cuve, dotée de deux ou trois rouleaux à l’entrée et de deux autres à la sortie. Cette cuve contient une solution concentrée des produits chimiques et des produits auxiliaires à appliquer (agents de désencollage, agents de blanchiment, etc.). L’étoffe est comprimée par les rouleaux situés à l’entrée de manière à obtenir une absorption homogène des produits chimiques et l'élimination de d'air, les deux autres rouleaux en sortie ont uniquement une fonction d'exprimage de l’étoffe. Après exprimage, le support ne retient qu'une quantité de bain relativement faible. Les produits chimiques doivent donc être fortement concentrés et les solutions suffisamment stabilisées pour éviter les réactions d’oxydation indésirables, etc.

La zone de maturation peut être de différentes conceptions, dont le modèle J-Box constitue la configuration type. Ce caisson est rempli du bain de traitement à 1/3 de son volume.

La grande capacité de production constitue le principal avantage de cette technique, sachant qu'il existe un risque de froissement longitudinal, qui peut avoir un effet négatif sur le procédé de teinture. Aussi, cette technique est principalement utilisée pour la préparation de produits finis blancs (comme le blanchiment).

Figure 10.8 : Exemple d'un procédé à la continu pour les tricots en boyaux

[69, Corbani, 1994]

10.4 Etoffes au large

10.4.1  Procédés en discontinu

10.4.1.1   Autoclave à ensouple

L'étoffe est enroulée en large sur un cylindre perforé appelé ensouple (voir figure 10.9) et reste immobile, le bain circulant à travers l'ensouple, généralement de l'intérieur vers l'extérieur de l'étoffe.

Avant d'enrouler l'étoffe, les extrémités de l’ensouple sont fermées par des plaques pour éviter un passage préférentiel du bain.

Ce matériel peut fonctionner sous pression et à la pression atmosphérique.

Ces machines sont appropriées aux opérations de pré-traitement telles que le débouillissage et le blanchiment, mais également à la teinture d'articles légers, larges et délicats. Le risque d'une circulation non homogène des produits chimiques et des produits auxiliaires utilisés pour le traitement constitue un inconvénient.

Figure 10.9 : Schéma d'une machine de teinture sur ensouple

[18, VITO, 1998]

10.4.1.2   Jigger

Un jigger (voir figure 10.10) se compose d'une cuve trapézoïdale contenant le bain, et de deux cylindres autour desquels l'étoffe s’enroule par alternance. Dans ce type de machine, le bain reste immobile, l'étoffe étant en mouvement. Celle-ci, initialement enroulée autour du premier cylindre, passe à travers le bain pour être ensuite enroulée autour de l'autre cylindre, après quoi le sens de rotation est inversé et le cycle se poursuit. L’enroulement de l’étoffe est guidé par plusieurs roulettes.

Il existe également des jiggers HT, qui permettent des traitements à des températures supérieures à 100°C. Ce type de machine n'est pas seulement utilisée pour la teinture, mais également pour différents traitements par voie humide d'étoffes au large.

Le risque de manque d'homogénéité entre le début et la fin de la pièce constitue l'inconvénient principal de ce système. Ce phénomène est dû à des variations pendant le traitement, de la vitesse de déroulement et de la tension de l'étoffe, de la température ou de la concentration des produits chimiques présents dans le bain. Toutefois, sur les jiggers récents, la tension de l'étoffe reste constante pendant toute la durée du procédé, grâce à des dispositifs spéciaux.

Figure10.10 : Schéma d'un jigger

[18, VITO, 1998]

10.4.2  Procédés en semi-continu et à la continu

Parmi les procédés en continu et en semi-continu les plus couramment appliqué sont les suivants :

Pad-Batch,

Pad-Roll,

Pad-Jig,

Pad-Steam,

Pad-Dry,

Thermosol.

Ces procédés sont brièvement décrits dans les sections suivantes.

Les étapes qui sont caractéristiques des traitements en semi-continu et à la continu sont :

l'application de colorant ou de produits d’apprêt soit par imprégnation (en utilisant un foulard), soit au moyen d'autres systèmes d'application (voir figure 10.12),

la maturation/fixation réalisables de différentes manières selon le procédé retenu (par exemple, en ambiance chaleur sèche ou vapeur pour la fixation),

le lavage au large à la continu.

Les foulards sont destinés à appliquer les colorants ou d'autres produits chimiques sur l'étoffe au large. Le support textile traverse la bacholle pour s’imprégner du bain. A la sortie de la bacholle, il est exprimé entre les deux rouleaux garnis de caoutchouc. La quantité de bain absorbée dépend principalement de la pression exercée par les deux rouleaux d'exprimage, de la vitesse de l'étoffe et du type de support. Le maintien du bain à un niveau constant pour compenser la quantité de bain absorbée par l'étoffe est assuré de façon automatique et il est maintenu en circulation pour éviter des écarts de température et/ou de concentration.

Il existe différents types de foulards, illustrés par la figure 10.11.

Figure 10.11 : Quelques exemples de foulards

[18, VITO, 1998]

Le foulardage constitue la technique d'application la plus courante du secteur de l'ennoblissement textile, alors que d'autres systèmes d'application (voir la figure ci-dessous) sont plus fréquents dans l'industrie du tapis. Grâce à leur haute performance environnementale, quelques-uns sont de plus en plus utilisés par le secteur de l'ennoblissement textile.

Figure 10.12 :  Illustration des quelques systèmes d'application de colorants/apprêts les plus importants

[211, Kuster, 2001]

10.4.2.1   Procédé Pad-Batch (en semi-continu)

Ce procédé comprend une étape d'imprégnation par foulardage.

Après exprimage, l'étoffe est enroulée sur un mandrin et stockée à température ambiante. La roule est maintenue en rotation à faible vitesse jusqu’à la fin de la réaction (par exemple la fixation des colorants). Enfin, l'étoffe est lavée dans une machine à laver au large.

Ce procédé, couramment utilisé pour le pré-traitement (par exemple le désencollage) et la teinture (principalement pour les colorants directs et réactifs), se caractérise par une faible consommation d'eau et d'énergie (environ 50 à 80 % de moins que les systèmes classiques) ainsi que par une bonne reproductibilité.

Figure 10.13 : Schéma d'une installation Pad-Batch

[69, Corbani, 1994]

10.4.2.2   Procédé Pad-Roll (en semi continu)

Ce procédé est similaire au procédé Pad-Batch, mais dans ce cas, après foulardage, l'étoffe traverse un four à infrarouges. Elle est ensuite enroulée et maintenue en rotation à faible vitesse dans une chambre chauffée par injection de vapeur, jusqu'à l'achèvement de la fixation ou d'autres réactions chimiques. L'étoffe est ensuite lavée dans une machine à laver au large.

10.4.2.3   Procédé Pad-Jig (en semi-continu)

Ce procédé constitue généralement une technique utilisée pour la teinture en colorants directs et réactifs de tissus lourds.

Dans ce procédé, l'étoffe passe dans un foulard, où elle est imprégnée du bain de teinture, la fixation du colorant étant réalisée dans un jigger.

Dans quelques cas, après foulardage, le tissu est séché sur une Hotflue avant d'entrer dans le jigger.

L'application du colorant par foulardage permet une teinture homogène et un gain de temps par rapport à des procédés de teinture classiques en jigger.

10.4.2.4   Procédé Pad-Steam (à la continu)

Cette technique, principalement utilisée pour le débouillissage et la teinture d’articles chaîne et trame, est particulièrement adaptée aux colorants directs, colorants au soufre et aux colorants réactifs.

Les étapes de ce procédé sont les suivantes :

imprégnation par foulardage,

vaporisage (à environ 100°C),

imprégnation supplémentaire avec des produits auxiliaires (par exemple, agents réducteurs pour la teinture en colorants de cuve ou en colorants au soufre),

lavage et rinçage.

Figure 10.14 : Schéma d'une installation Pad-Steam (vapeur humide) pour la teinture en colorants de cuve

[186, Ullmann's, 2000]

10.4.2.5   Procédé Pad-Dry (à la continu)

Les étapes suivantes composent ce procédé :

imprégnation par foulardage,

séchage intermédiaire (en option),

fixation en Hotflue,

lavage.

10.4.2.6   Procédé Thermosol (à la continu)

Ce procédé est spécifique à la teinture du polyester et des mélanges coton/polyester en colorants dispersés.

Il se déroule selon les étapes suivantes :

imprégnation avec le bain de teinture,

pré-séchage en four infrarouge,

séchage en Hotflue,

passage en rame pour fixation thermique à 200°C des colorants dispersés sur les fibres polyester.

On procède ensuite à un traitement de dépouillement réducteur ou, dans le cas des mélanges polyester coton, on fixe le second colorant suivant le procédé adapté à la classe de colorant utilisée, en général par Pad-Steam, Pad-Jig ou Pad-Batch.

11    ANNEXE IV : RECETTES TYPES DU SECTEUR TEXTILE ET FACTEURS D'EMISSION

Les informations ci-après proviennent de [179, UBA, 2001] en se référant à :

[7, UBA, 1994]

Schönberger, H.; Kaps, U.

Reduktion der Abwasserbelastung in der Textilindustrie

UBA-Texte 3/94 (1994)

11.1 Pré-traitement

11.1.1  Coton et mélanges à base de coton

TISSUS

Désencollage enzymatique

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Enzyme

5

Agent complexant

1

Tensio-actif

1 à 8

Pour les procédés en discontinu, par exemple pour un désencollage sur barque avec un rapport de bain de 1:20, on utilise jusqu'à 30 g de produit /kg de support textile.

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

4 à 6

Tableau 11-1 : Recette standard pour le désencollage enzymatique de tissus en coton et les mélanges à base de coton

Désencollage oxydant à froid pour les agents d'encollage insolubles dans l'eau

Il s'agit d'un procédé en semi-continu. Le bain de désencollage oxydant est appliqué par foulardage à température ambiante, avec un taux d’emport de 70 à 80 %. La réaction nécessite un temps de stockage de 16 à 24 h (72 h au maximum), le tissu est ensuite lavé efficacement.

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Procédé à la continu et optimisé

Procédé en discontinu

NaOH (100 %)

10 à 20

Application habituelle sous forme d'une solution concentrée à 33 % ou 50 %.

H₂O₂ (100 %)

15 à 25

Application habituelle sous forme d'une solution concentrée à 33 % ou 50 %.

Tensio-actif

1,5 à 3

Les tensio-actifs habituellement appliqués sont un mélange de tensio-actifs non ioniques (à base d'env. 70 % d'alcool gras éthoxylé, par exemple) et de tensio-actifs anioniques (env. 30 % principalement de sulfonates d'alkyle, mais aussi des sulfates d'alkyle ou des sulfonates d'alkylbenzène linéaires).

Agent complexant

2 à 4

Les agents complexants appliqués sont des polyacrylates et phosphonates, mais pas des EDTA ou DTPA.

MgSO₄ (100 %)

0,15 à 0,3

Habituellement sous forme d'une solution concentrée à 40 %.

Silicate de sodium (100 %)

5 à 8

Habituellement sous forme d'une solution concentrée à 40 %.

Na-peroxodisulfate (100 %)

3 à 6

Habituellement sous forme d'une solution concentrée à 20 %.

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

4 à 6 ou

8 à 12

4 à 6 l/kg dans le cas d'un contre-courant ou de l’utilisation de bacs de lavage à haute efficacité ; dans les autres cas 8 à 12 l/kg.

Tableau 11-2 : Recette standard pour l’élimination des agents d'encollage insolubles dans l'eau de tissus en coton ou les mélanges à base de coton

Elimination des agents d'encollage solubles dans l'eau

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Procédé à la continu et procédé optimisé

Procédé en discontinu

Agent complexant

1

3 à 15

Les agents complexants appliqués sont des polyacrylates et phosphonates, mais pas des EDTA ou DTPA.

Tensio-actif

1 à 3

4 à 20

On utilise un mélange de tensio-actifs non ioniques (à base d'env. 70 % d'alcool gras éthoxylé, par exemple) des tensio-actifs anioniques (env. 30 % principalement de sulfonates d'alkyle, mais aussi des sulfonates d'alkylbenzène) et aussi, dans une moindre mesure, des sulfates d'alkyléther et d’esters d'akyléthoxy phosphoriques.

Pour la récupération d'agents d'encollage, le désencollage est réalisé sans tensio-actif, ce qui implique la nécessité de disposer d'un nombre plus important de compartiments de lavage, pour que la teneur en agents d'encollage résiduels demeure inférieure à 1,2 %.

Très souvent, les formulations de tensio-actif contiennent déjà des agents anti-mousses (0,1 à 1 g/kg). Si ce n'est pas le cas, un ajout d'agents anti-mousse sera nécessaire. Habituellement, on utilise des polysiloxanes (en très faible quantité) et, dans une moindre mesure, des hydrocarbures (dosage plus élevé) ou des esters de trialkyle phosphoriques.

Carbonate de sodium

ou

NaOH (100 %)

0 à 3

0 à 2

0 à 3

0 à 2

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

4 à 6 ou

8 à 12

env. 50

(en barque)

4 à 6 l/kg pour un usage à contre-courant. Dans le cas contraire, 8 à 12 l/kg. Dans le cadre de procédés à la continu, l'eau de lavage provenant du blanchiment et/ou du débouillissage est utilisée pour le désencollage.

Tableau 11-3 : Recette standard pour le désencollage des  agents d'encollage solubles dans l'eau sur tissus en coton et les mélanges à base de coton

Débouillissage

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Procédé à la continu et procédé optimisé

Procédé en discontinu

NaOH (100 %)

20 à 80

20 à 80

La quantité dépend à la fois du pourcentage de coton dans les mélanges et des procédés retenus.

Agents complexants

1 à 6

3 à 30

Pour les procédés continus, quelques fournisseurs d'agents complexants recommandent de ne pas dépasser 2 g/kg. L'application d'agents complexants est nécessaire pour l'extraction du calcium. Le NTA n'est pas suffisamment efficace pour cet usage. Généralement, on utilise un mélange de différents agents complexants, à savoir les phosphonates, gluconates, polyphosphates, NTA, polyacrylates. Dans quelques cas, l’EDTA et DTPA sont encore employés.

L'utilisation d'agents complexants peut être réduite de façon significative dans le cas où un traitement acide précède le débouillissage (ce qui est très rarement pratiqué en Allemagne).

Dans quelques cas, on utilise une combinaison d'agents complexants et d'agents réducteurs.

Tensio-actif

5 à 6

5 à 30

Pour les procédés à la continu, quelques fournisseurs recommandent 2 à 4 g/kg. La composition se réfère à celle donnée pour le désencollage d'agents d'encollage solubles dans l'eau (voir tableau 3).

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

8 à 10

env. 50

Les procédés à la continu intègrent le rinçage. La consommation d'eau peut être réduite par le recyclage d'eau.

Tableau 11-4 : Recette standard pour le débouillissage de tissus en coton et les mélanges à base de coton

Blanchiment

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Procédé à la continu et procédé optimisé

Procédé en discontinu

H₂O₂ (100 %)

5 à 15

5 à 15

Stabilisé par de l'acide phosphorique et des stabilisants organiques.

NaOH (100 %)

4 à 10

4 à 30

L'acide phosphorique étant neutralisé en début du procédé de blanchiment, il perd son effet de stabilisation.

Agents complexants ⁽¹⁾

0 à 2

0 à 2

Pour la complexation du calcium et des métaux lourds sous forme ionique, on utilise les mêmes composés que pour le débouillissage; le magnésium, qui est nécessaire à la stabilisation du H₂O₂, peut ne pas être complexé.

Stabilisant organique ⁽¹⁾

0 à 10

0 à 20

Pour la stabilisation de H₂O2,  il existe de nombreux produits contenant des agents complexants du calcium et des métaux lourds sous forme ionique, tels que le gluconate, les NTA/EDTA/DTPA, les polyacrylates et phosphonates. En Allemagne, le DTPA n'est plus appliqué et l'EDTA de façon moindre.

Tensio-actif

2 à 5

2 à 10

On utilise les mêmes composés que pour le désencollage et le débouillissage  (voir tableaux 3 et 4).

Silicate de sodium ⁽¹⁾

8 à 20

Le silicate de sodium agit en tant que tampon pH, générateur d'alcali, anti-catalyseur et stabilisant.

Consommation d'eau 

(l/kg de support textile)

6 à 12

env. 50

Le lavage est inclus.

(1)    La quantité totale de la consommation d'agents complexants, de stabilisants organiques et inorganiques (silicate) varie entre 0 à 20 g/kg. Comme pour le débouillissage, la consommation peut être réduite de façon significative par un pré-traitement acide.

Tableau 11-5 : Recette standard pour le blanchiment de tissus en coton et les mélanges à base de coton

Mercerisage

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

NaOH (100 %)

200 à 300

Agent mouillant

0 à 10

L'agent mouillant ne s'applique que pour le mercerisage sur matière sèche (mercerisage sur écru). Il est constitué de composés anioniques à chaîne courte, tels que les sulfates d'alkyle.

Agent complexant

2

Uniquement pour le mercerisage sur écru. On utilise les mêmes produits chimiques que pour le débouillissage (voir  tableau 4).

Tableau 11-6 : Recette standard pour le mercerisage de tissus en coton et les mélanges à base de coton

Caustification

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

KOH (100 %) ou

NaOH (100 %)

200 à 300

60 à 230

Sandoflex A

60 à 80 ml

Il s'agit d'une formulation liquide concentrée à 50 % en composés actifs. Elle est composée d'esters d'acide sulfurique, d'un dérivé d'acide gras et d'un sulfonate d'alkyle.

Agent mouillant

5

Tableau 11-7 : Recette standard pour la caustification de tissus en coton et les mélanges à base de coton

TRICOT

Les tricots n’étant pas encollés, le désencollage est inutile.

Si le blanchiment est inutile, on applique un "débouillissage léger", par exemple pour un tricot à teindre dans des nuances foncées (noir, marron, bleu marine ou turquoise, etc.). Le "débouillissage léger" est également appelé "prélavage alcalin", mais il n’existe aucune définition précise.

Le blanchiment ne s'applique habituellement que pour des "grands blancs", qui ne seront pas teints par la suite, ou teints dans des nuances claires et moyennes. Toutefois, pour des raisons de logistique, quelques usines pratiquent le blanchiment sur tous les produits. Dans le cas de procédés à la continu, le blanchiment s'effectue généralement en une étape. Exceptionnellement, on réalise un blanchiment combiné avec de l’acide peracétique, du peroxyde d'hydrogène et un azurant optique.

Dans de nombreux cas, le blanchiment dit "blanchiment combiné", qui consiste en un blanchiment en deux étapes à l'hypochlorite de sodium et au peroxyde d'hydrogène, a été remplacé par un blanchiment en deux passages au peroxyde d'hydrogène et un blanchiment en une étape avec des agents réducteurs. En règle générale, on effectue un pré-traitement acide en une étape, similaire à celui appliqué au tissu en coton ou en mélanges à base de coton, qui permet de réduire les quantités d'agents complexants lors du blanchiment ultérieur.

La consommation de produits chimiques nécessaires pour le pré-traitement des tricots est similaire à celle pour les tissus.

Déminéralisation neutre ou acide

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Acide inorganique ou organique

0 à 2

Agents complexants

1 à 3

Utilisation des mêmes produits chimiques que pour le débouillissage des tissus (Voir tableau 4).

Tensio-actif

1 à 3

Utilisation des mêmes produits chimiques que pour le désencollage d'agent d'encollage solubles (Voir tableau 3).

Consommation d'eau 

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-8 : Recette standard pour la déminéralisation neutre ou acide de tricots en coton et en mélanges à base de coton

Procédé de "débouillissage léger" (ou prélavage alcalin)

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Na₂CO₃ ou

NaOH ( 100 %)

env. 50

env. 50

La fourchette des quantités d'alcali appliquées est large.

Tensio-actif

1 à 3

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-9 : Recette standard pour le "débouillissage léger" de tricots en coton et en mélanges à base de coton

Blanchiment à l'hypochlorite

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Procédé à la continu et procédé optimisé

Procédé en discontinu

NaOCl (en tant que chlore actif)

5 à 6

env. 30

NaOH (100 %)

1 à 3

5 à 15

Tensio-actif

2 à 5

2 à 10

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

n.d.

Tableau 11-10: Recette standard pour le blanchiment à l'hypochlorite de tricots en coton et en mélanges à base de coton

Blanchiment au peroxyde d'hydrogène

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Procédé à la continu

et procédé optimisé

Procédé en discontinu

H₂O₂ (100 %)

5 à 15

5 à 15

NaOH (100 %)

4 à 10

4 à 30

Le dosage le plus faible peut souvent s’appliquer, car généralement pour les tricots, la plus grande partie des "puces" a été éliminée.

Agents complexants

0 à 2

0 à 2

Voir tableau 5

Stabilisant organique

0 à 10

0 à 20

Voir tableau 5

Tensio-actif

2 à 5

2 à 10

Voir tableau 5

Silicate de sodium

8 à 20

0 à 20

Voir tableau 5

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

n.d.

Tableau 11-11: Recette standard pour le blanchiment au peroxyde d'hydrogène de tricots en coton et en mélanges à base de coton

11.1.2  Viscose

TISSU

La viscose subit habituellement un traitement alcalin. Le blanchiment ultérieur au peroxyde d'hydrogène n'est réalisé que de façon exceptionnelle. Ainsi, les quantités de produits chimiques sont plus faibles que pour le coton, étant donné que la viscose ne contient aucun sous-produit naturel à éliminer.

Caustification

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

NaOH (100 %)

40 à 60

Normalement la concentration de la lessive de soude caustique appliquée est de 6°Bé.

Tensio-actif

3 à 20

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-12: Recette standard pour la caustification des tissus en viscose

Débouillissage

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

NaOH (100 %)

env. 30

Quand le débouillissage est la seule étape de préparation .

Tensio-actif

3 à 20

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

env. 10

Tableau 11-13: Recette standard pour le débouillissage des tissus en viscose

TRICOT

Le tricot à base de viscose n'est pas un produit courant. La recette classique pour le blanchiment est celle du coton. Toutefois, le dosage de la soude caustique et du peroxyde d'hydrogène doit être réduite entre 40 et 70 %.

11.1.3  Fibres chimiques (tissus et tricots )

Les tissus et tricots à base de fibres chimiques (synthétiques et artificielles) font généralement l'objet d'un lavage pour enlever les agents d'encollage et les agents de préparation, qui sont généralement solubles dans l'eau. Ils ne sont pas concernés par le débouillissage. Le blanchiment de fibres polyester et polyacrylique au chlorite ne se pratique plus couramment.

Recette standard POUR LE LAVAGE (Procedes A LA continu et en discontinu)

Tissu

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Alcali

0 à 2

L'ajustement du pH dépend de la nature des agents d'encollage ; généralement, on utilise de la soude, du carbonate, de l’ammoniaque ou rarement du phosphate de sodium.

Agents complexants

0,5 à 15

Tensio-actif

0,5 à 30

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

4 à 8

Jusqu'à 60 l/kg pour les microfibres.

Tableau 11-14 : Recette standard pour le lavage de tissus à base de fibres chimiques

Tricot

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Agents complexants

0 à 10

Les polyacrylates prédominent. L’application de polyphosphates est moins fréquente.

Tensio-actif

2 à 20

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-15: Recette standard pour le lavage des tricots en fibres chimiques

BLANCHIMENT

Blanchiment réducteur du polyamide

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Formulation à base de dithionite de sodium

10 à 30

Azurant optique

5 à 15

Tensio-actif

1 à 2

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-16: Recette standard pour le blanchiment réducteur et l'azurage optique du polyamide

Blanchiment de fibres polyester ou polyacrylique au chlorite de sodium

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

NaClO₂ (100 %)

5 à 15

Acide formique, pH 2,5 à 3,5 ou acide oxalique, pH 2,5

n.d

Contient en plus des solutions tampons pour stabiliser le pH.

Inhibiteur de corrosion

(Propriétés chimiques non précisées)

10 à 20

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-17: Recette standard pour le blanchiment de fibres polyester et polyacrylique au chlorite de sodium

11.1.4  Laine

Lavage de la laine brute

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Carbonate de sodium

n.d.

Tensio-actif

n.d.

De type non ionique

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

env. 4

Pour le procédé en continu optimisé.

Tableau 11-18: Recette standard pour le lavage de la laine brute

Carbonisage

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

H₂SO₄ (100 %)

35 à 70

Tensio-actif

1 à 3

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

env. 3

Pour le procédé à la continu optimisé.

Tableau 11- 19: Recette standard pour le carbonisage de la laine

Lavage et feutrage

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Soude ou

ammoniaque (100 %)

0 à 5

env. 2.5

Tensio-actif

3 à 20

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-20: Recette standard pour le lavage et le feutrage de la laine

Blanchiment

Pour l'obtention d’un "grand blanc", l'oxydation (au peroxyde d'hydrogène), suivie d'un blanchiment réducteur (3 g/l d'agent réducteur, par exemple du dithionite de sodium stabilisé et 0,5 g/l de tensio-actif) constitue le procédé standard pour le blanchiment de la laine. Pour un pré-blanchiment, il est possible d'utiliser aussi bien le peroxyde d'hydrogène que des agents réducteurs. Il convient de souligner que le dosage des produits chimiques de la recette classique de blanchiment peut varier considérablement selon la durée et la température du procédé.

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Explications

H₂O₂ (100 %)

50 à 75

En raison des concentrations importantes, le procédé est souvent réalisé en bain stationnaire.

Agents complexants

(stabilisant)

5 à 30

Ammoniaque (100 %)

0 à 20

pH 8 à 9, avec une solution tampon (habituellement à base de tripolyphosphate de sodium).

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-21: Recette standard pour le blanchiment de la laine

Dans quelque cas, le blanchiment au peroxyde d'hydrogène acide se pratique. Dans ce cas, un activateur remplace le stabilisant. Le blanchiment est suivi d'un rinçage et d'un blanchiment réducteur (40 à 80 g d'agents réducteurs par kilogramme de laine) pendant 30 minutes à 60°C. Enfin, il est possible d'ajouter des azurants optiques.

En général, et plus particulièrement pour le blanchiment de fils et de tricots au peroxyde d'hydrogène, les stabilisants sont à base de dérivés de protéines et d'esters phosphoriques modifiés (de type lécithine). Ces stabilisants agissent également en tant qu'agents dispersants. Des amides d'acide gras s'utilisent aussi ; ils ne stabilisent pas seulement le bain de blanchiment, mais font également office d'adoucissants.

Traitement anti-feutrage type Hercosett

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

NaOCl (en tant que chlore actif)

n.d.

H₂SO₄ (100 %)

n.d.

Tensio-actif

n.d.

Carbonate de sodium

n.d.

Na₂SO₃

n.d.

Résine polyamide

n.d.

Adoucissants

n.d.

NaHCO₃

n.d.

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-22 : Recette standard pour le traitement anti-feutrage type Hercosett de la laine

Pré-traitement avant impression avec des produits chlorés (chlorage de la laine )

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Dichloroisocyanurate

(1,2 à 3,8 % de chlore actif)

20 à 60

Acide formique/acide sulfurique/ acide acétique

10 à 30

Disulfite de sodium ou dithionite

20 à 40

Tensio-actif

2 à 5

Polymères (100 %)

10 à 30

Principalement des produits cationiques.

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-23 : Recette standard pour le chlorage de la laine avant impression

Pré-traitement avant impression sans substances chlorées

Produits chimiques

(g /kg de support textile)

Remarques

Peroxomonosulfates

20 à 60

Sulfite ou dithionite de sodium

20 à 60

Tensio-actif

2 à 5

Polymères (100 %)

10 à 30

Principalement des polymères cationiques, sachant que le foulardage avec des polymères anioniques est également courant. L'application de polymères cationiques et anioniques s'effectue aussi sans oxydation préalable.            

Consommation d'eau

(l/kg de support textile)

n.d.

Tableau 11-24 : Recette standard pour le pré-traitement de la laine avant impression sans substances chlorées

11.2 Teinture

Composant

(ml/l)

Remarques

Colorants réactifs

x (g/l)

NaOH, 38°Bé

20 à 40

Silicate de sodium , 37/40° Bé

30 à 50

Actuellement, il existe des recettes sans silicate , uniquement à base d'alcali.

Agent mouillant

1 à 2

Agents complexants et séquestrants 

1 à 3

Principalement des phosphonates et polyacrylates pour réduire les dépôts de silicate.

Urée (45 %)

environ 200 g/l

Pour les colorants réactifs d'une solubilité dans l'eau limitée.

Tableau 11-25 : Recette standard des bains de foulardage destinés à la teinture Pad-Batch à froid de fibres cellulosiques (coton et viscose) en colorants réactifs

Composant

(g/l)

Colorants au soufre

x

NaOH, 38°Bé

20 à 30

Agent anti-mousse

1 à 2

Agent mouillant

1,5 à 3

Agent réducteur (liquide)

20 à 30

Tableau 11-26 : Recette standard des bains de foulardage destinés à l'application de colorants au soufre pour la teinture de fibres cellulosiques (coton et viscose)

Composant

(g/l)

Colorants de cuve

x

Agent mouillant

1 à 2

Séquestrants

1 à 3

Agent anti-migrant

10 à 15

Pour la réduction

NaOH, 38°Bé

60 à 120

dithionite de sodium

60 à 100

Agent mouillant     

1 à 2

Tableau 11-27 : Recette standard des bains de foulardage destinés à l'application de colorants de cuve (pour la teinture de fibres cellulosiques (coton et viscose)

Composant

(g/l)

Colorants de cuve et colorants dispersés

x

Agents mouillant

1 à 2

Séquestrants

1 à 3

Agent anti-migrant

10 à 15

Acide acétique (60 %)

0,5 à 1

Tableau 11-28 : Recette standard des bains de foulardage destinés à l'application de colorants de cuve et de colorants dispersés (pour la teinture de mélanges à base de fibres cellulosiques et de fibres polyester en un seul bain de foulardage)

11.3 Impression

Composant

Composition %

Colorant réactif liquide

7

Epaississants à base d'alginate

2

Ludigol

1

NaHCO₃

3

Eau

88

Tableau 11-29 : Exemple de composition de pâtes d'impression en colorants réactifs

(DCO : env. 55 000 g O₂/kg pâte)

Composant

Composition %

Colorant de cuve liquide   

4,3

Epaississant

5

Rongalit C

10,6

K₂CO₃

11

Urée

2

Sorbitol

5

Agent désaérant

0,2

Eau

61,9

Tableau 11-30 : Exemple de composition de pâtes d'impression en colorants de cuve

(DCO : env. 160 000 g O₂/kg pâte)

Composant

Composition %

Pâte pigmentaire   

4

Epaississant à base d'acrylate

3

Agent émulsifiant

1

Liant

12

Agent de réticulation

1

Adoucissant

1

Eau  

78

Tableau 11-31 : Exemple de composition de pâtes d'impression pigmentaire (DCO : env. 300 000 O₂/kg pâte)

Composant

Composition %

Colorant dispersé

2,6

Epaississant tamarin

7

Dispersant

0,5

Phosphate monosodique

2,8

Eau

87,1

Tableau 11-32 : Exemple de composition de pâtes d'impression en colorants dispersés

11.4 Apprêts

Le tableau 1 présente des recettes standards des bains de foulardage d’apprêts textiles et les températures pour le traitement thermique ultérieur, tandis que les tableaux 2 à 17 indiquent les facteurs d'émission dans l'air du support pour quelques formulations courantes de produits auxiliaires repris dans le guide d'achat "Textile Auxiliaries Buyers’Guide" ( [65, TEGEWA, 2000] ).

Traitement

Support

Température de process (°C)

Recette

Adoucissage

Polyester/ viscose / coton

150

Adoucissant : 130 g/l

Adoucissant: 15 g/l

Adoucissage

Polyester

170

Adoucissant : 40 g/l

Adoucissage

Coton/ polyester

160

Adoucissant : 20 g/l

Adoucissage

Polyester / laine

130

Adoucissant : 5 g/l

Adoucissage, agent d'azurage optique

Traitement antistatique

Polyester

185

Adoucissant 5 g/l

Azurant optique : 19 g/l

Agent anti-statique : 6 g/l

Agent mouillant : 2 g/l

Agent d'unisson : 2 g/l

Adoucissage, raidissant

Coton

120

Amidon : 50 g/l

Adoucissant1 : 30 g/l

Adoucissant 2 : 15 g/l

Agent mouillant :  2 g/l

Traitement hydrophobe

Polyester

160 à 190

Agent hydrophobe : 52 g/l

Agent de conditionnement : 27 g/l

Hydrophobe

Polyester

160 à 190

Agent hydrophobe : 90 g/l

Hydrophobe

Polyacrylique/ polyester

180

Agent hydrophobe : 40 g/l

Acide acétique : 2 g/l

Traitement anti-glissement

Polyacrylique

160

Agent anti-glissement : 50 g/l

Traitement anti-glissement

Polyester / laine

130

Agent anti-glissement : 30 g/l

Easy-care (entretien facile)

Coton / polyester

130 à 170

Agent de réticulation : 50 g/l

Catalyseur : 7 g/l

Acide : 0.5 g/l

Easy-care

(entretien facile)

Polyester

155

Agent infroissable (sans formaldéhyde) : 25 g/l

Adjuvant "entretien facile" : 10 g/l

Dispersant : 1 g/l

Agent d'unisson : 5 g/l

Easy-care (entretien facile), adoucissage, azurage optique

Coton

100 à 150

Adoucissant : 35 g/l

Agent de conditionnement : 10 g/l

Azurant optique : 25 g/l

Agent de réticulation : 50 g/l

Easy care , adoucissant, fixateur de teinture traitement après teinture

Coton/ élasthanne

170

Adoucissant : 30 g/l

Agent de réticulation : 20 g/l

Fixateur : 10 g/l

Catalyseur : 8 g/l

Acide acétique : 1 g/l

Easy care, adoucissage, azurage optique

Coton

150

Agent de réticulation : 100 g/l

Adoucissant 1 : 40 g/l

Adoucissant 2 : 40 g/l

Catalyseur 1 : 30 g/l

Catalyseur 2 : 5 mg/l

Azurant optique : 2 g/l

Easy care, adoucissage

Viscose / polyamide 6

180

Agent de réticulation : 65 g/l

Catalyseur 1 : 20 g/l

Catalyseur 2 : 0,2 g/l

Adoucissant 1 : 50 g/l

Adoucissant 2 :  15 g/l

Easy care, adoucissage, traitement anti-glissement

Lin / coton

180

Agent de réticulation : 70 g/l

Catalyseur : 40 g/l

Agent anti-glissement : 35 g/l

Adoucissant 1 : 10 g/l

Adoucissant 2 : 40 g/l

Agent désaérant : 2 g/l

Traitements anti-statique et anti-glissement

Polyester

100

Agent anti-glissement : 90 g/l

Agent anti-statique : 5 g/l

Traitement anti-statique, azurage optique

Polyester

190

Azurant optique : 9 g/l

Agent anti-statique : 7 g/l

Traitement ignifuge

Coton

145

Agent ignifuge : 160 g/l

Tableau 11-33 (tableau 1) : Recettes standards pour les traitements d’apprêts textiles

Agents de préparation

Produits actifs

Concentration

(mg C/m³)

Carbone organique

(g C/kg textile)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C); Temps de polymérisation (min); Support

A

Huiles minérales

500 à 800

10 à 16

190ºC, 2 min (Polyester)

B

Esters d'acide gras ordinaires

100 à 250

2 à 5

190ºC, 2 min (Polyester)

C

Esters d'acide gras à

empêchement stérique

50 à 100

1 à 2

190ºC, 2 min (Polyester)

D

Esters de polyol

20 à 200

0,4 à 4

190ºC, 2 min (Polyester)

E

Carbonates de

polyester/polyéther

10 à 50

0,2 à 1

190ºC, 2 min (Polyester)

Tableau 11-34 (tableau 2) : Facteurs d'émission de différents composés contenus dans les agents de préparation dans certaines conditions

Apprêt "entretien facile"

Carbone organique

(g/kg apprêt)

Formaldéhyde

(g/kg d’apprêt)

Conditions d'essai   

Température de polymérisation (°C); Temps de polymérisation (min) ; Support

A

14

4

170ºC ; 4 min (Coton)

B

15

5

170ºC ; 3 min (Coton/ Polyester)

C

2

6

180ºC ; 1,5 min (Coton)

D

15

4

170ºC ; 3 min (Coton/ Polyester)

E

20

4

170ºC ; 3 min (Coton)

F

5

15

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

G

23

3

150ºC ; 2 min (Coton)

H

5

3

170ºC ; 3 min (Coton)

Tableau 11-35 (tableau 3) : Facteurs d'émission (carbone organique et formaldéhyde) des apprêts "entretien facile" à base de dérivés d'urée de dimethyloldihydroxyethene

Apprêt "entretien facile"

Carbone organique

(g C/kg apprêt)

Formaldéhyde

(g/kg d’apprêt)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support 

A

13

6

160ºC ; 1 min (Polyester)

B

33

19

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

C

24

31

170ºC ; 1,5 min (Coton)

D

21

51

170ºC ; 3 min (Coton)

E

7

5

150ºC ; 3 min (Coton)

F

11

4

170ºC ; 3 min (Coton)

Tableau 11-36 (tableau 4) : Facteurs d’émission (carbone organique et formaldéhyde) des apprêts "entretien facile" à base de dérivés de mélamine

Agent anti-mousse

Produits actifs

Carbone organique

(g/kg d’anti-mousse)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Ethoxylate d'acide gras, hydrocarbures       

112

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

B

Silicone

22

160ºC ; 2 min (Polyester)

C

Hydrocarbures (80 %)

573

170ºC ; 4 min (Coton)

D

Hydrocarbures

737

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-37 (tableau 5) : Facteurs d’émission des agents anti-mousse

Agents mouillants

Produits actifs

Carbone organique

(g/kg de mouillant)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Ethoxylate d'alcool gras

64

150ºC ; 2 min (Laine)

B

Dérivé d'alcool gras

31

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

C

Phosphate de tributyle

239

170ºC ; 4 min (Coton)

D

Phosphate de tributyle

228

170ºC ; 4 min (Coton)

E

Phosphate de tributyle

335

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

F

Esters d'acide

phosphorique

45

170ºC ; 4 min (Coton)

G

Ethoxylate d'alcool gras

81

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

H

Ethoxylate d'alcool gras

294

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

I

Alcanesulfonates

142

150ºC ; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-38 (tableau 6) : Facteurs d'émission des agents mouillants

Adoucissant

Produits actifs

Carbone organique (g/kg d’adoucissant)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Polysiloxane

19

170ºC ; 4 min (Coton)

B

Polysiloxane

10

170ºC ; 4 min (Coton)

C

Polysiloxane

3

170ºC ; 3 min (Coton)

D

Polysiloxane

17

160ºC ; 0,5 min (Coton)

E

Polysiloxane, polyéthylène

0.6

170ºC ; 4 min (Coton)

F

Polysiloxane

17

170ºC ; 4 min (Coton)

G

Dérivé d'acide gras

1.9

170ºC ; 3 min (Coton)

H

Dérivé d'acide gras   

4

170ºC ; 4 min (Coton)

I

Dérivé d'acide gras 

5

170ºC ; 2 min (Coton)

K

Dérivé d'acide gras  

2

170ºC ; 3 min (Coton)

L

Dérivé d'acide gras  

1

170ºC ; 4 min (Coton)

M

Dérivé d'acide gras, cires

38

180ºC ; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-39 (tableau 7) : Facteurs d'émission des adoucissants

Véhiculeur

Produits actifs

Carbone organique (g/kg de véhiculeur)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Dérivé d'acide carboxylique aromatique

357

150ºC ; 4 min (Polyester)

B

Esters aromatiques

219

190ºC ; 1 min (Polyester)

C

o-phénylphénol

354

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-40 (tableau 8) : Facteurs d'émission des véhiculeurs

Agent ignifuge

Produits actifs

Carbone organique (g/kg d’agent ignifuge)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Dérivé d'acide phosphorique

124

190 ºC ; 1.5 min (Polyester)

B

Dérivé d'acide phosphorique

37

100ºC ; 1 min (Polyester)

C

Sels inorganiques

2

170ºC ; 3 min (Coton)

D

Composé de phosphore organique

19 ;

formaldéhyde: 30 g/kg

160ºC ; 3,5 min (Coton)

E

Composé à base de phosphore organique

0,2 ;

formaldéhyde : 3,6 g/kg

120ºC ; 2 min (Coton)

F

Phosphate d'alkyle

109

150ºC ; 2 min (Polyester)

G

Sels inorganiques/

organiques

12

110ºC ; 2 min (Polyester)

H

Composé à base de phosphore organique

24

175 ºC ; 1 min (Polyester)

I

Composé à teneur en phosphore et azote

0,2

150ºC ; 3 min (Coton)

K

Sels inorganiques/ organiques            

3

110ºC ; 2 min (Polyester)

L

Composé à teneur en phosphore et azote

30

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-41 (tableau 9) : Facteurs d'émission des agents ignifuges

Agent déperlant

Produits actifs

Carbone organique (g/kg d’agent déperlant)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Résine fluorocarbonée

43

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

B

Résine fluorocarbonée

47

42

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

170ºC ; 4 min (Coton)

C

Résine fluorocarbonée

23

150ºC ; 4 min (Coton)

D

Résine fluorocarbonée

19

9

150ºC ; 3 min (Coton)

170ºC ; 3 min (Polyester)

E

Résine fluorocarbonée

22

150ºC ; 3 min (Polyester)

G

Diverses substances. Résines fluorocarbonées (même producteur)    

13 ; 15 ; 5 ; 7

22 ; 8 ; 13 ; 37

170ºC ; 4 min (Coton)

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

H

Paraffine et sel inorganique

43

120ºC ; 2 min (Coton)

I

Paraffine et sel de zirconium

15

150ºC ; 4 min (Coton)

K

Paraffine

29

170ºC ; 3 min (Coton)

L

Polysiloxane

37

150ºC ; 3 min (Coton)

M

Dérivé de polyuréthanne

25

170ºC ; 3 min (Coton)

N

Dérivé de mélamine

19;

formaldéhyde : 2 g/kg

140ºC ; 4 min (Coton)

Tableau 11-42 (tableau 10) :  Facteurs d'émission des agents déperlants

Agent de conditionne-ment

Produits actifs

Carbone organique (g/kg d’agent conditionnement)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Paraffine polyéthylène

75

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

B

Ester d'acide gras

13

170ºC ; 4 min (Coton)

C

Cire

67

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

D

Paraffine

79

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

E

Cire

172

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

F

Dérivé d'acide gras

5

170ºC ; 1,5 min (Coton)

G

Dérivé d'acide gras 

2

140ºC ; 2 min (Coton)

H

Dérivé d'acide gras  

3

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-43 (tableau 11) : Facteurs d'émission des agents de conditionnement

Azurant optique

Produits actifs

Carbone organique (g/kg d’azurant optique)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Acide disulfonique de diaminostilbène

2

170ºC : 3 min (Coton)

B

Dérivé de pyrazoline

32

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

C

Acide disulfonique de diaminostilbène

3

170ºC ; 3 min (Coton)

D

Dérivé de benzoxazol

2

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

E

Dérivé de distyrilbenzène

18

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

F

Dérivés de pyrène et d'oxazol

22

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

G

Dérivé de benzoxazol

11

190 ºC; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-44 (tableau 12) : Facteurs d'émission des azurants optiques

Agent anti-statiques

Produits actifs

Carbone organique

(g/kg d’agent anti-statique)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Sel organique

72

150ºC ; 3 min (Polyester)

B

Phosphate d'alkyle

27

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

C

Polyglycoléther

7

150ºC ; 3 min (Polyester)

D

Composé à base de phosphore organique   

14

170ºC ; 1 min (Polyester)

E

Composé à base d'ammonium quaternaire

4

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

F

Phosphate d'alkyle

5

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

G

Composé à base d'ammonium quaternaire

24

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-45 (tableau 13) : Facteurs d'émission des agents anti-statiques

Apprêt de charge et raidissant

Produits actifs

Carbone organique (g/kg d’apprêt de charge et raidissant)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Alcool polyvinylique

3

170ºC ; 1,5 min (Coton)

B

Dérivé d'amidon  

1

160ºC ; 4 min (Coton)

C

Polyacrylate

2

170ºC ; 1,5 min (Coton)

Tableau 11-46 (tableau 14) : Facteurs d'émission des apprêts de charge et des raidissants

Produits destinés à améliorer la solidité

Produits actifs

Carbone organique (g/kg de produits destinés à améliorer la solidité)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Composé d'ammonium quaternaire

3

170ºC ; 1,5 min (Coton)

B

Composé d'ammonium quaternaire

3

170ºC ; 4 min (Coton)

C

Composé d'ammonium quaternaire

< 1

180ºC ; 1 min (Coton)

C

Composé d'ammonium quaternaire

17

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-47 (tableau 15) : Facteurs d'émission des produits destinés à améliorer la solidité de la teinture

Agent anti-microbiens

Produits actifs

Carbone organique (g/kg d’agent anti-microbiens)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Composés hétérocycliques

5

170ºC ; 4 min (Coton)

B

Composés aromatiques

47

241

170ºC ; 4 min (Coton)

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

C

Isothiazolinone

55

190ºC ; 1,5 min (Polyester)

D

Isothiazolinone

46

302

170ºC ; 4 min (Coton)

190ºC ; 1 min (Polyester)

Tableau 11-48 (tableau 16) : Facteurs d'émission des agents anti-microbiens

Agents anti-glissement et indémaillables

Produits actifs

Carbone organique (g/kg d’agent anti-glissement et indémaillables)

Conditions d'essai

Température de polymérisation (°C) ; Temps de polymérisation (min) ; Support

A

Acide silicique

0,6

3,7

100ºC ; 0,5 min (Coton)

170ºC ; 3 min (Polyester)

B

Acide silicique

1,3

2,8

170ºC ; 3 min (Coton)

170ºC ; 1,5 min (Polyester)

Tableau 11-49 (tableau 17) : Facteurs d'émission des agents anti-glissement et indémaillables

12    ANNEXE V : ORIGINES POTENTIELLES DES COMPOSES DECELES DANS LES REJETS GAZEUX DES PROCEDES TEXTILES

Substance

Origine potentielle

Hydrocarbures aliphatiques (C1-C40)

Agents de préparation, mouillants et agents destinés à l'impression

Hydrocarbures aromatiques

Véhiculeurs, produits de nettoyage des machines

Cétones

Différents produits

Alcools (à faible poids moléculaire)

Différents produits

Esters (à faible poids moléculaire)

Différents produits

Siloxanes

Adoucissants 

Acides carboxyliques (par exemple l'acide acétique)

Ajustement du pH

Acides gras

Sous-produits présents dans les tensio-actifs

Alcools gras 

Sous-produits présents dans les tensio-actifs

Esters gras

Sous-produits présents dans les tensio-actifs

Amines grasses

Sous-produits présents dans les tensio-actifs

Aminoalcools

Sous-produits présents dans les tensio-actifs

Diols, polyols

Sous-produits présents dans les tensio-actifs

Glycoléthers

Sous-produits présents dans les tensio-actifs

Ethers aliphatiques, aromatiques

Différents produits

Tableau 12-1 : Substances chimiques susceptibles d'être présentes dans les rejets gazeux et dont les propriétés sont peu dangereuses

[179, UBA, 2001]

Substance

Origine potentielle

Acétaldéhyde

Acétate polyvinylique, acide acétique

Acroléine

Décomposition du glycérol

Acrylates (de méthyle, d'éthyle, de butyle

Agents d'enduction et liants destinés aux non-tissés

Acide acrylique

Polymères, épaississants

Amines aliphatiques

Polymères (en particulier les polyuréthannes)

Ammoniaque

Agents moussants, épaississants

2-aminoéthanol

Agents mouillants, adoucissants

Alcool benzylique

Véhiculeurs

Biphényle

Véhiculeurs

Bis (2-aminoéthyle)-1,2-éthanediamine, N, N

Adoucissants

Butine-1,4 diole

Résines fluorocarbonées

Caprolactame

Poudre de polyamide 6

Chlorométhane (chlorure de méthyle)

Composés d'ammonium quaternaire

Hydrocarbures chlorés aromatiques

Véhiculeurs

Chloroéthanol

Décomposition des produits ignifuges

(ester de phosphore chloré)

Chloroparaffines

Produits ignifuges

Dichloroéthène

Chlorure de polyvinylidène (PVDC)

Dichlorométhane

Nettoyage au solvant

Diéthylènetriamine

Adoucissants

Phtalate de bis(éthylhexyle)

Produits auxiliaires de teinture/dispersion

polymères

Ether de diglycidyle

Résines époxy

2,4-diisocyanate de toluène

Diluant à base de résine fluorocarbonée

2,6- diisocyanate de toluène

Diluant à base de résine fluorocarbonée

N,N-diméthylacétamide

Solvant pour fibre (polyamide 6.6, métaramide)

1,1- diméthyléthylamine

Rare

1,4-dioxane

Tensio-actifs (éthoxylate)

2,4-diisocyanate de diphénylméthane

Diluant, polyuréthannes

4,4'-diisocyanate de diphénylméthane

Diluant, polyuréthannes

Dipropylène triamine

Adoucissants

2,3-epoxy-1-propanol

Quelques produits antistatiques

Ester (2-éthoxiéthyle) d'acide acétique

Adoucissants/résines fluorocarbonées

Ethoxyéthanol

Adoucissants/résine fluorocarbonées

Ethane dialdéhyde (glyoxal)

Agents de reticulation

Ethylène diamine

Assouplisseurs

Composés fluoro-organiques, faible poids

moléculaire

Résines fluorocarbonées

Formaldéhyde

Agents de réticulation, agent de conservation, brûleurs de rame

Acide formique

Diverses recettes

Hexaméthylène diamine

Produits de polycondensation

Diisocyanate d'hexaméthylène

Résines fluorocarbonées, polyuréthanne

2-hexanone

Résines fluorocarbonées

Chlorure d'hydrogène

Catalyseur

Isocyanate de 3-isocyanatométhyle- 3,5,5-triméthylcyclohexyle

Résines fluorocarbonées, polyuréthanne

2-méthoxy-1-propanol

Rare

Acétate de méthoxy propyle

Rare

Acide monochloroacétique, sel de sodium

Rare

Acide monochloroacétique, ester de méthylethyle 1

Rare

Acide monochloroacétique, ester d'éthyle

Rare

Acide monochloroacétique, ester de méthyle

Rare

Morpholine de N-alkyle

Enduction des non-tissés

Trichloroacétate de sodium

Rare

Acide oxalique

Produit auxiliaire du blanchiment

Tetrachloroéthène

Nettoyage à sec

Thio-urée

Produit auxiliaire pour la teinture

Acide trichloroacétique

Rare

Triéthylamine

Agents de réticulation spéciaux

Phosphate de tricrésyle (ooo, oom, oop, omm, omp, opp)

Produits ignifuges

Phosphate de triméthyle

Produits ignifuges

Dérivés d'étain organiques, inorganiques

Résines fluorocarbonées,

Agents hydrophobes, agents biocides

Acétate de vinyle

Acétate de polyvinyle

Tableau 12-2 : Substances susceptibles d'être présentes dans les effluents gazeux et dont les propriétés sont dangereuses

[179, UBA, 2001]

Substance

Origine potentielle

Hydrocarbures polycycliques aromatiques

Produits du craquage présents dans les effluents gazeux (en très faibles quantités)

PCDD/PCDF (Br, Cl, F)

Produits du craquage présents dans les effluents gazeux (en très faibles quantités)

Ether bis-chlorométhylique

Produits synthétiques cancérigènes puissants, à formation immédiate en présence de formaldéhyde et de chlorure d'hydrogène (très faible)

Trioxyde arsénique/trioxyde d'antimoine

Produits ignifuges

Sulfate de diméthyle

Composés d'ammonium quaternaire

Ethyleneimine

Produits ignifuges

Acrylonitrile

Dispersion de polymères

1,3-butadiène

Dispersion de polymères

2-vinyl cyclohexène

Dispersion de polymères

Epichlorohydrine

Produits de polycondensation

1,2-époxypropane (oxyde de propylène)

Tensio-actifs (propoxylate)

Oxyde d'éthylène

Tensio-actifs (éthoxylate)

Chlorure de vinyle

Dispersion de polymères (PVC)

Acrylamide

Polymères réactifs, produits ignifuges

Butanone-oxime

Résines fluorocarbonées, polyuréthannes

Pentachlorophénol

Pesticides

Propylèneimine

Produits ignifuges et agents de réticulation à base de polyuréthanne

N-vinylpyrrolidone

Dispersion de polyvinylpyrrolidone

Tableau 12-3 : Substances cancérigènes susceptibles d'être présentes dans les effluents gazeux

[179, UBA, 2001]

13    ANNEXE VI : OUTILS DE CLASSIFICATION DES PRODUITS AUXILIAIRES

13.1 Concept Tegewa

La "Méthode de classification des produits auxiliaires du secteur textile selon leur impact sur les eaux usées" fournit un système logique de répartition des produits auxiliaires textiles en trois classes :

Classe I                       peu important

Classe II                      important

Classe III                     très important

Les principaux critères de classification des produits auxiliaires commercialisés sont leur teneur en certaines substances nocives (y compris bioaccumulatives), leur dégradation ou élimination biologique et leur toxicité aquatique (voir le schéma sur la page suivante).

La démarche est la suivante :

La classification par les producteurs, sous leur propre responsabilité, supervisée par l'association des fournisseurs de produits auxiliaires textiles, la TEGEWA (TEGEWA = Verband der TExtilhilfsmittel-, Lederhilfsmittel-, GErbstoff- und WAschrohstoff-Industrie e.V., D-60329 Francfort);

La répartition réalisée par un expert des produits auxiliaires textiles en trois classes ;

Un rapport sur la qualité de l'engagement volontaire, qui sera communiqué aux autorités. A cet effet, les données sur les nombres et quantités de produits auxiliaires du secteur textile vendus en Europe, répartis selon les classes I, II et III, seront recueillies auprès des fabricants par un consultant indépendant.

Une action de promotion et de développement du marché des produits à moindre impact environnemental.

La méthode de classification ne prétend pas permettre une analyse écotoxicologique détaillée entre les produits auxiliaires textiles. Elle a plutôt pour objet de permettre aux utilisateurs de sélectionner les produits auxiliaires textiles en prenant en compte les aspects environnementaux. La concurrence entre fabricants sur ce point vise à déclencher le développement de produits auxiliaires textiles plus compatibles avec l'environnement. L'association allemande de l'ennoblissement textile (TVI-Verband, D-Eschborn), qui apporte son soutien à ce concept, a signé et publié un auto-engagement recommandant aux industriels de l'ennoblissement textile d'utiliser uniquement des produits classifiés et de préférence ceux des classes I et II ("TVI-Verband, 1997").

La classification des produits auxiliaires textiles est basée à la fois sur des données concernant leur fabrication et leurs composants, à partir du calcul de valeurs moyennes pour ces derniers. Pour les données devant faire l'objet d'une nouvelle détermination, il est recommandé de les définir sur la base des composants.

Figure 13-1 :Schéma de classification

Notes de bas de page mentionnées dans le système de classification :

1.         Les substances problématiques sont :

1.1       Les substances CMR, qui, selon l'Annexe I de la Directive 67/548/CEE , sont

classifiées comme étant "Cancérigènes", catégorie 1 ou 2, et qui portent la mention R45 (Peut provoquer le cancer) ou R49 (Peut provoquer le cancer par inhalation) ;

classifiées comme étant "Mutagènes", catégorie 1 ou 2, et qui portent la mention R46 (Peut provoquer des altérations génétiques héréditaires) ou R60 (Peut affecter la fécondité) ;

classifiées comme étant "toxiques pour la Reproduction", catégorie 1 ou 2, et qui portent la mention R61 (Risque pendant la grossesse d'effets néfastes pour l'enfant).

1.2       Les ingrédients toxiques pour le milieu aquatique (pour la définition, voir note 4) donc la concentration < 0,1 mg/l et qui ne sont pas facilement biodégradables (pour la définition, voir note 3).

1.3       Les hydrocarbures halogénés à faible poids moléculaire (pourcentage d'halogène > 5 %, longueur de chaîne C₁-C₁₂).

1.4       L'arsenic et les composés à base d'arsenic.

1.5       Le plomb et les composés à base de plomb.

1.6       Le cadmium et les composés à base de cadmium.

1.7       Les composés organostanniques trivalents et tétravalents.

1.8       Le mercure et les composés à base de mercure.

1.9       Les APEO.

1.10     L'EDTA, le DTPA.

2.         En plus des classifications réalisées dans le cadre de cet auto-engagement volontaire, les substances portant la phrase R53 "Peut entraîner des effets néfastes à long terme sur le milieu aquatique" ou portant cette phrase R53 en combinaison avec d'autres phrases R, devront être considérées comme "cumulatives".

3.         Substances facilement biodégradables = tests OCDE 301 A-F, avec respectivement un rapport DBO/DCO ou une formation de CO2  > à 60 %, ou dont la réduction du COD sous 28 jours est supérieure à 70 %.

4.         Toxicité aquatique des produits auxiliaires textiles = test daphnies LC 50 (les daphnies peuvent être remplacées par les poissons).

5.         Substances biodégradables/éliminables = test OCDE 302 B : réduction du COD sous 28 jours > 70 %, ou test OCDE 302 C : consommation d'O₂ > 60 %, ou preuve d'un abattement > 70 % par précipitation caractéristique des stations d’épuration des eaux usées.

Remarque :

Pour les produits auxiliaires textiles, l'évaluation des caractéristiques "facilement biodégradable" (3), "toxicité aquatique" (4) et "biodégradable /bioéliminable" (5) peut être effectuée sur la base de données d'essai de la préparation prête à l'emploi, mais aussi sur la base de données calculées à partir des valeurs moyennes des différents ingrédients.

13.2 Système SCORE

1. RESUME 

Le système SCORE est une procédure de classification des produits chimiques sur la base d'informations issues en particulier des fiches techniques des fournisseurs de produits chimiques. La classification permet une sélection prioritaire des produits chimiques qui, en raison de leur consommation réelle et des informations concernant leur comportement environnemental, devront faire l'objet d'un examen plus approfondi.

Le système SCORE est basé sur les paramètres considérés généralement comme les plus pertinents pour l'évaluation de l'impact environnemental dans les eaux usées industrielles. La cotation A est basée sur une estimation de la quantité de produits chimiques rejetée dans les eaux usées. B constitue une cotation relative à la biodégradabilité, C est relatif à la bioaccumulation. Le tableau du chapitre 2 présente la structure du système de classification.

A, B et C donnent ensemble une estimation de la présence potentielle de la substance dans l'environnement (exposition) ; la quantité, la durée de sa présence et sous quelle forme elle est présente dans l'environnement aquatique. A influence B et C, tandis que B influence C. Le chiffre total que l'on obtient en multipliant les cotations A, B et C est appelé résultat de l'exposition.

Les effets dus à l'exposition aux produits chimiques dépendent de la toxicité des ces derniers. La toxicité (D) doit être évaluée en fonction de l'exposition.

On attribue à chaque paramètre une valeur numérique entre 1 et 4, le chiffre 4 correspondant à l'impact environnemental le plus critique. Toute information manquante implique le chiffre le plus élevé. Il peut ainsi être attribué à chaque substance un résultat concernant l'exposition (A x B x C), et indépendamment de cela, un résultat pour la toxicité (D). Par la suite, il est possible de classer les produits chimiques selon un ordre d'importance.

L'application du système est cohérente avec les dispositifs d’autorisations de rejet des eaux usées des entreprises. Celles-ci devront envoyer des informations sur leur consommation de produits chimiques ainsi que des données environnementales. La première fois, il conviendra de fournir les informations sur la totalité des produits chimiques utilisés. Par la suite, il y aura lieu, le cas échéant, de présenter un rapport sur des produits chimiques nouveaux, accompagné d'explications concernant l'emploi de ces derniers. Le bilan des consommations devra être mis à jour au moins une fois par an.

La Fédération des Industries Danoises du Textile et de l'Habillement s'apprête à agir en tant que "consultant" pour les entreprises individuelles. A cet effet, elle a établi un système de gestion d'une base de données destinée à stocker les informations sur les produits chimiques et le calcul du résultat. Grâce à cette base de données, il sera possible d'établir une liste des produits chimiques utilisés et de leur résultat (rapport Résultat) spécifiquement pour chaque entreprise. Cette liste pourra par la suite être complétée d'une analyse détaillée des produits chimiques qui ont un résultat élevé.

L'information ainsi disponible devra constituer la base d'une évaluation réalisée par les autorités environnementales (dont les collectivités locales) quant à d'éventuelles "interventions".

2. DESCRIPTION DU SYSTEME SCORE

Le système Score est une procédure de classification des produits chimiques sur la base d'informations issues en particulier des fiches techniques des fournisseurs de produits chimiques. La classification permet une sélection prioritaire des produits chimiques qui, en raison de leur consommation réelle et des informations concernant leur comportement environnemental, devront faire l'objet d'un examen plus approfondi.

Le système SCORE est basé sur les paramètres considérés généralement comme les plus pertinents pour l'évaluation de l'impact environnemental dans les eaux usées industrielles.

A           Quantité de la substance rejetée  

B           Biodégradabilité

C           Bioaccumulation

D           Toxicité

Le résultat A est basé sur la quantité estimée de produit chimique rejeté dans les eaux usées. Le résultat B est basé sur la biodégradabilité, le résultat C concerne la bioaccumulation.

Ensemble, les paramètres A, B et C donnent une estimation de la présence potentielle de la substance dans l'environnement (exposition) ; la quantité, la durée de présence et sous quelle forme elle est présente dans le milieu aquatique. A influence B et C, tandis que B influence C. Ainsi, on obtient :

le résultat pour l'exposition, en multipliant A, B et C.

L'effet de la présence d'une substance dans l'environnement dépend de sa toxicité (D). Le résultat de la toxicité devra être évalué simultanément et indépendemment en fonction du résultat relatif à l'exposition.

Les résultats de l'exposition (AxBxC) et de la toxicité (D) sont estimés pour chaque produit chimique. Par la suite, il sera possible de classer ces produits par ordre d'importance.

Comment utiliser le système SCORE ?

Sur la base des informations provenant notamment des fiches techniques des fournisseurs de produits chimiques, une valeur numérique entre 1 et 4 est attribuée à chaque paramètre, sachant que le chiffre 4 indique l'impact environnemental le plus critique. Toute information manquante implique le résultat le plus élevé.

Il est recommandé que les données utilisées soient obtenues selon des méthodes de contrôle reconnues internationalement.

Pour chacun des paramètres B, C et D, on utilise des données de différents niveaux. Le niveau le plus élevé représente des données issues des méthodes de tests les plus représentatives de le milieu aquatique naturel. En ce qui concerne le paramètre C, les données obtenues grâce à des tests de bioaccumulation standardisés réalisés sur les poissons, seront ainsi plus réalistes que celles provenant d'examens basés sur la détermination de la distribution de la substance dans un mélange biphasique d'octanol et d'eau (données selon le coefficient de partage octanol/eau). Toutefois, le coefficient de partage est plus représentatif que la bioaccumulation que les données de la solubilité.

RÉSULTAT DE L'EXPOSITION (AxBxC)

VALEUR DU RÉSULTAT :

1

2

3

4

PARAMETRE

A Quantité de substance rejetée

kg/semaine

< 1

1 à 10

> 10 à 100

> 100

kg/an

< 50

50 à 500

> 500 à 5 000

> 5 000

B Biodégradabilité

Eau de surface (%)

> 60 (50 à 100)

10 à 60

< 10

Culture de boue (%)

> 70

20 à 70

< 20

Rapport DBO/DCO    

> 0,5

= 0,5

C Bioaccumulation

Facteur de bioconcentration (BCF)

< 100

= 100

ou C1, C2, C3

C1 si poids moléculaire > 1000 g/mol

Absence d'information

C2 si 500 = ou < poids moléculaire = ou < 1000 g/mol

Valeur du coefficient de partage octanol/eau

< 1 000

= 1 000

Solubilité dans l'eau g/litre

> 10

10 à 2

< 2

C3 si poids moléculaire < 500 g/mol

Valeur du coefficient de partage

< 1 000

= 1 000

Solubilité dans l'eau g/litre

> 100

100 à 2

< 2 à 0,02

< 0,02

Tableau 13-1 : Résultat de l'exposition (AxBxC)

RÉSULTAT DE LA TOXICITE (D)

VALEUR DU RÉSULTAT :

1

2

3

4

PARAMETRE

D Concentration divisée par la concentration de l'effluent

> 1 000

1 000 à 101

100 à 10

< 10

Tableau 13-1 : Résultat de la toxicité (D)

Mise en œuvre

L'application du système est cohérente avec les dispositifs d’autorisations de rejet des eaux usées des entreprises. Celles-ci devront envoyer des informations sur leur consommation de produits chimiques ainsi que des données environnementales. La première fois, il conviendra de fournir les informations sur la totalité des produits chimiques utilisés. Par la suite, il y aura lieu, le cas échéant, de présenter un rapport sur des produits chimiques nouveaux, accompagné d'explications concernant l'emploi de ces derniers. Le bilan des consommations devra être mis à jour au moins une fois par an.

La Fédération des Industries Danoises du Textile et de l’Habillement s'apprête à agir en tant que "consultant" pour les entreprises individuelles. A cet effet, elle a établi un système de gestion d'une base de données destinée à stocker les informations sur les produits chimiques et le calcul du résultat. Grâce à cette base de données, il sera possible d'éditer une liste de produits chimiques utilisés et de leurs résultats (rapport Score) spécifiquement pour chaque entreprise. Cette liste pourra par la suite être complétée d'une analyse détaillée des produits chimiques qui ont bénéficié d'un résultat élevé.

Le rapport Score constitue pour les autorités environnementales (dont les collectivités locales) les bases d'un dialogue avec les entreprises et de l'évaluation quant à d'éventuelles interventions.

Information

Le système SCORE est mis au point par un groupe de travail comprenant des représentants des municipalités du comté de Ringkøbing, le comté de Ringkøbing et la Fédération des Industries Danoises du Textile et de l’Habillement.

Le système SCORE a été mis en oeuvre en 1992 dans le comté de Ringkøbing, ainsi qu’intégré aux autorisations et agréments environnementaux accordés aux entreprises pour le rejet des eaux usées. Nous invitons le lecteur à contacter le comté de Ringkøbing, Damstræde 2, 6950 Ringkøbing, Danemark pour tout renseignement complémentaire sur ce système et l'expérience acquise grâce à son utilisation.

Toute information, y compris le manuel avec les procédures du système de tri des produits chimiques, est également disponible sur le site.

13.3 Démarche de la politique générale néerlandaise

Résumé

L'attribution d'une autorisation dans le cadre de la loi néerlandaise sur la pollution des eaux de surface comprend trois phases : la mise à disposition d’informations, l'établissement des mesures à prendre pour contrôler les émissions et l'évaluation de toute émission résiduelle. Le bilan de substances et de formulations concerne principalement la phase de "mise à disposition d'informations". Toutefois, les données exigées pour répertorier une substance ou une formulation sont d'importance égale pour l'estimation des émissions résiduelles (évaluation des émissions). La mise en œuvre de la Loi sur la pollution des eaux de surface nécessite une appréciation de la toxicité sur le milieu aquatique de chaque formulation et substance individuelle.

Ce chapitre décrit à la fois la méthode générale d'évaluation (GAM : "General Assessment Method") et la procédure d'information de l'autorité compétente par le biais de l'utilisateur, de la toxicité dans l'eau de formulations et substances individuelles. La méthode d'évaluation est destinée à s'appliquer aux rejets directs et indirects dans le cadre de la loi sur la pollution des eaux de surface. Néanmoins, elle peut également être utilisée pour évaluer des substances et des formulations impliquées dans les rejets indirects, qui entrent dans La loi sur la protection de l'environnement. La méthode emploie des paramètres et des critères conformes aux dispositions réglementaires européennes en ce qui concerne la classification et les caractéristiques des substances et des formulations. Elle associe également aux propriétés des substances un niveau d'effort pour limiter la pollution à la source. Elle peut être utilisée afin de déterminer la toxicité dans l'eau de substances et de formulations.

Les entreprises peuvent utiliser cette méthode lorsqu’elles sont tenues de fournir aux autorités compétentes des informations sur des substances et formulations dans le cadre de l'application d'une autorisation ou d'un agrément relevant des deux lois susmentionnées ou, par exemple, pour démontrer qu'une décision d'utiliser une substance ou une formulation  particulière contribuera à la réduction de l’impact sur l'environnement.

Il convient de rappeler que la méthode générale d'évaluation est un moyen de classer des substances de propriétés différentes selon leur toxicité pour le milieu aquatique. Elle n'indiquera pas les mesures à prendre dans un cas spécifique pour éviter ou réduire les émissions. De même, elle ne peut servir à l'évaluation d'émissions résiduelles.

En ce qui concerne la procédure, il convient de souligner que la mise à disposition d'informations aux autorités compétentes est toujours de la responsabilité du demandeur d'une autorisation ou d'un agrément dans le cadre de la loi concernée. Il s'agit d'une règle générale qui s'applique également à l'information sur toute substance de base ou auxiliaire ainsi que sur tout produit intermédiaire ou fini qui pourrait être rejeté dans les eaux usées.

Toutefois, les producteurs désireux de préserver la confidentialité de la composition de leurs formulations ne fournissent pas toujours une information complète aux utilisateurs. Cela signifie que ces derniers sont alors dans l'incapacité de la communiquer aux autorités compétentes.

Pour cette raison et pour une question d'efficacité, les producteurs sont invités à utiliser la méthode d'évaluation générale et à fournir aux grossistes et utilisateurs les résultats de cette évaluation, en même temps qu'une information sur les substances et formulations concernées. La procédure est en harmonie avec les programmes de l’"engagement de progrès" ("responsible care") et de "product stewardship" largement soutenus au sein de l'industrie chimique. Le secteur privé lance des programmes internationaux pour identifier les données manquantes nécessaires à l'évaluation de la toxicité d'un grand nombre de substances.

La procédure décrite dans ce chapitre peut être utilisée pour résoudre le dilemme entre le besoin de fournir l'information sur la toxicité de formulations des demandeurs d’autorisations dans le cadre de la Loi sur la pollution des eaux de surface et le désir des producteurs de protéger l'information concernant la composition de leurs formulations. La description de la procédure est complétée par les moyens possibles de surveillance et d'exécution.

En plus de la description de la méthode d'évaluation générale et de la procédure, le chapitre se concentre sur des points qui sont en relation avec leur application. Il se termine par des conclusions et des recommandations.

1 Procédure

Evaluation de substances et de formulations dans le contexte de la mise en œuvre de la politique sur les rejets aqueux.

Ce chapitre traite de la procédure de mise à disposition aux autorités d'une information sur les substances et les préparations par l'intermédiaire de l'utilisateur.

L'information fournie doit être vérifiable et doit pouvoir donner lieu à des prescriptions réglementaires.

1.1 Introduction

La Loi sur la pollution des eaux de surface impose à toute personne qui soumet une demande d'autorisation dans le cadre de cette Loi, de fournir les informations permettant aux autorités compétentes d'examiner la demande. Cette obligation s'applique également à l'information sur les matières premières, produits auxiliaires ainsi que les produits semi-finis et finis utilisés par les entreprises, risquant d'être déversés dans les eaux de surface. En raison de la confidentialité concernant la composition des formulations, les producteurs et fournisseurs ne sont pas toujours disposés à communiquer cette information. Dans ce cas, le client ne dispose pas de l'information exacte. L’introduction de la confidentialité sur une partie de la demande d'autorisation est un frein pour l’autorité responsable de la qualité de l'eau qui n’a pas accès à toute l'information sur la formulation.

Pour résoudre ce problème, une procédure a été conçue pour aider les utilisateurs, les autorités et les tierces parties à obtenir un aperçu suffisant de la nocivité aquatique d'une substance ou formulation, tout en garantissant la confidentialité de l'information vis-à-vis du producteur ou du fournisseur.

Les producteurs et fournisseurs de substances et de formulations jouent un rôle important dans la mise à disposition de l'information et de l'évaluation conformément au GAM. Un groupe de travail est chargé des répercussions sur le marché des dérogations en matière d'autorisations accordées dans le cadre de la Loi sur la pollution des eaux de surface. Ses recommandations consistent à favoriser la mise en place d'un système au sein de certaines branches, en consultation avec le secteur industriel, qui rendra accessible à toutes les parties impliquées toutes les informations standards sur les matières premières et auxiliaires concernant la procédure de demande d'autorisation. Ce groupe de travail a proposé de s'associer aux initiatives prises par le "Comité intégré de gestion de l'eau". Les autorités ministérielles néerlandaises ont adopté cette recommandation.

1.2 Procédure détaillée

Les producteurs de substances et de formulations jouent un rôle important dans la procédure. En effet, les informations détaillées sur les substances et les formulations ont tout lieu d’être détenues par les producteurs. Il n'est d'ailleurs pas nécessaire d'avoir de nombreux utilisateurs pour recueillir des données sur les propriétés de substances et de formulations identiques. L'approche la plus évidente consiste à faire recueillir et évaluer les données des substances par le producteur/fournisseur. Cela est en conformité avec la Directive 86/609/CEE, qui traite de la protection des animaux utilisés pour des expériences et autres fins scientifiques. La procédure fait la distinction entre la présentation d'une série de données essentielles et d'une série de données complètes sur les substances et formulations.

La figure ci-après représente la procédure préconisée sous forme d'un diagramme.

Figure 13-2 : Procédure proposée, sous forme de diagramme

1.2.1 Série de données complètes

La série de données complètes destinée à apprécier les substances et formulations contient les réponses aux questions ci-dessous, ainsi que les résultats de l'évaluation. Cette information doit être rendue accessible à l'utilisateur par l'intermédiaire du réseau commercial qui peut la transmettre aux autorités chargées d'accorder les autorisations.

Substances

Ci-après les renseignements exigés pour suivre la méthode d’évaluation :

Dans la mesure où cela est connu, la substance est-elle cancérigène (R45) ?    

Dans la mesure où cela est connu, la substance est-elle mutagène (R46) ?

Quelle est la toxicité aiguë en milieu aquatique (LC50), de préférence pour quatre niveaux trophiques, mais dans tous les cas pour les crustacés ou les poissons.

Quel est son degré de biodégradabilité ?

Quel est le Log Pow ?

Quel est le facteur de bioconcentration (BCF) ? (en option)

Quelle est la solubilité dans l'eau si la toxicité aiguë pour les organismes dans l'eau ne peut être déterminée ?

Formulations

Pour les formulations, les résultats de la GAM doivent être communiqués, ainsi que la composition exacte de la formulation, accompagnée des informations sur les substances de chaque constituant.

! Il ne faut pas confondre le jeu de données essentielles avec le jeu de données de base selon l'Annexe 7 de la Directive sur les substances. Evaluation des substances et préparations dans le contexte de mise en oeuvre de la politique sur les rejets dans l'eau.

1.2.2 Série de données essentielles  

Les producteurs ont la faculté de ne fournir qu'une série de données essentielles sur les substances ou la composition d'une formulation, si la substance ou la formulation a fait l'objet d'une évaluation en conformité avec la GAM.

Substances

Si le producteur/fournisseur évalue la substance et ne fournit qu'une série de données essentielles, en principe cela suffit pour indiquer sa nocivité aquatique et préciser où trouver le dossier de la substance afin que les autorités puissent l'examiner. Dans ce cas, les autorités demanderont le test de qualité de l'eau le plus sévère (c'est-à-dire, l'évaluation du rejet résiduel après l'introduction de btm/bpm), basé sur les résultats des propriétés les plus nocives obtenus pour cette catégorie. En d'autres termes : si une substance entre dans la catégorie {6} de la nocivité aquatique suivant la GAM, on suppose d'une part, une toxicité aiguë de cette substance pour les organismes dans l'eau de 1 mg/l et, d'autre part, que celle-ci est persistante. Si cela se traduit par des traitements d’épuration supplémentaires, un test de qualité de l'eau plus poussé peut être réalisé, dans la mesure où le producteur fournit des données plus précises sur les propriétés de la substance.

Formulations

En principe, les données essentielles ci-après doivent être communiquées aux utilisateurs pour les formulations :

les résultats de l'évaluation de la formulation en conformité avec la GAM ;

les constituants de la catégorie de substances à nocivité aquatique de la "liste noire, qui sont susceptibles de provoquer des altérations héréditaires et/ou le cancer", ainsi que les quantités approximatives des composants contenus dans la formulation ;

les constituants soumis à un effort A de réduction et leurs quantités approximatives contenues dans la formulation ;

le lieu où la fiche du produit est accessible pour un contrôle par les autorités (chargées de la vérification).

Seul le producteur ou le fournisseur a connaissance de la composition exacte de la formulation.

Tout comme pour les substances, au cas où le producteur n'aurait pas communiqué la composition exacte d'une formulation, les autorités effectueraient un test de qualité de l'eau basé sur les caractéristiques les plus dangereuses, qui ont conduit à la catégorie de nocivité aquatique.

Si cela conduit à des mesures supplémentaires, le producteur peut faire en sorte qu'un test de qualité de l'eau plus précis soit réalisé, en fournissant des données plus exactes sur la composition de la formulation.

1.3 Vérification

L'évaluation des substances et des formulations nécessite des informations, mais il est impossible de vérifier si tous les renseignements fournis sont corrects.  

Les utilisateurs et les autorités doivent être capables de se fier au fait que l'évaluation ait été effectuée sur les bonnes informations et au fait que l'évaluation elle-même ait été correctement réalisée. Les producteurs de substances et de formulations qui effectuent l'évaluation, sont responsables. Les détails relatifs aux propriétés des substances peuvent être déterminés par ou sous l'autorité du producteur.

Pour de nombreuses substances existantes, il est possible d'utiliser les informations enregistrées dans des bases de données. Dans les deux cas, il est préférable que les renseignements soient vérifiés par des laboratoires certifiés (Bonnes Pratiques de Laboratoire – BPL) selon les méthodes normalisées de réalisation des essais. Toute information sur les propriétés ou les substances, qui a pu faire l'objet d'une évaluation avant l'entrée en vigueur des méthodes de tests normalisées et des BPL, ne peut être utilisée que sous réserve d'avoir pu en tirer des conclusions valables. Ce point figure dans les indications techniques de la Directive 93/67/CEE et du Règlement 1488/94 relatif à l'évaluation du risque pour les substances nouvelles et existantes.

Afin de réduire le risque d'erreurs au cours de l'évaluation, un logiciel d’application de la GAM a été réalisé. Toutefois, aussi bien le secteur industriel que l’administration apprécient une forme de vérification, qui peut être effectuée de différentes manières.

1.3.1 Contrôle par les autorités

En cas de doute (mais aussi simplement à titre aléatoire), les autorités doivent être en mesure de vérifier si les informations fournies et la réalisation de l'évaluation sont correctes. A cet effet, on préconise d'utiliser la même procédure que celle destinée à la vérification des informations pour l'évaluation des effets sur l'homme et l'environnement. Autrement dit, les autorités (par exemple l'inspection chargée de la protection de l'environnement) pourront, à leur demande, contrôler le fichier du produit. Bien entendu, l'utilisateur et les autorités doivent savoir par qui et où le fichier du produit est détenu. De même, ce fichier doit contenir les informations qui ont servi de base à l'évaluation des formulations. 

1.3.2 Contrôle par le secteur industriel

En dehors des autorités, le secteur industriel a lui-même la faculté de procéder à cette vérification. Un organisme certifié et indépendant peut être par exemple désigné pour réaliser ou vérifier l'évaluation. L'évaluation peut également s’intégrer dans une autre démarche de certification. Cela signifie que lors des audits sur l'environnement dans le cadre de la certification, l'auditeur vérifiera si l'évaluation a été réalisée correctement. Les protocoles de cette vérification devront être établis initialement.

1.3.3 Fiabilité du produit

En dehors de cela, le producteur est à tout moment responsable de l'exactitude des informations fournies. Par ailleurs, le client est également tenu de vérifier si les informations sont correctes, par exemple, en comparant les propriétés à celles d'autres produits. Par ce biais, l'utilisateur peut éviter l’utilisation incorrecte d'un produit dangereux, classé par le producteur dans une mauvaise catégorie.

Néanmoins, le producteur peut être tenu pour responsable si l'utilisateur d'un produit a été induit en erreur par le fournisseur et qu'il ne pouvait raisonnablement en avoir connaissance. Selon le code pénal, l'utilisateur est toujours responsable. Mais, en se basant sur la fiabilité du produit, l'utilisateur peut obtenir réparation de tout dommage subi en poursuivant le producteur en justice.

Aux Pays-Bas, l'Inspection de l'environnement vérifie l'exactitude des informations fournies. Des mesures peuvent être prises si des informations trompeuses ont été données. Les pays membres de l'Union Européenne ont passé des accords pour le cas où des sociétés de l'Union Européenne seraient impliquées.

1.4 Applicabilité

Dans le cadre de la procédure de demande d'autorisation, les informations fournies doivent être vérifiées ; habituellement, c'est l'organisme qui accorde les autorisations (les autorités compétentes) qui vérifie l'information elle-même. Ensuite, la manière dont l'autorisation est formulée déterminera son applicabilité. Par exemple, l'énoncé des conditions doit établir des motifs légaux permettant de tenir compte des mesures à prendre, si des substances autres que celles mentionnées dans l'autorisation étaient rejetées. En faisant appliquer les conditions de l'autorisation, il convient de porter une attention particulière, par exemple, à la disponibilité des informations sur les matières premières et auxiliaires ainsi que sur les produits semi-finis et finis utilisés par une entreprise, qui risquent d'être rejetés dans les eaux usées.

Les autorités chargées de l'application devront également être vigilantes au fait que l'autorisation puisse permettre à son détenteur de modifier une matière première ou auxiliaire, sous réserve que les autorités soient alertées, que ce soit à priori ou à posteriori.

Figure 13-3 : procédure d'identification du risque pour les substances

Figure 13-4 : Méthodologie générale d'évaluation pour les préparations

GLOSSAIRE

Agent de blanchiment

Substance active qui confère l'effet de blanchiment. L'agent de blanchiment est formé/généré par activation de la solution de blanchiment.

Biodégradabilité

Mesure de l'aptitude d'une substance organique à être biologiquement oxydée par des bactéries. Elle se détermine par des tests de DBO (OCDE, tests 301 A à 301 F) et concerne les mécanismes de biodégradation qui ont lieu dans les stations de traitement biologique des eaux usées. Elle s’exprime généralement en % (de la substance).

Bioéliminabilité

Mesure de l'aptitude d'une substance organique à être éliminée de l'effluent par les mécanismes qui ont lieu dans une station d’épuration biologique (comprenant la biodégradation). Elle se caractérise par le test de bioélimination OCDE 302 B, qui détermine l'effet global de tous les mécanismes de bioélimination dans une installation de traitement biologique :

biodégradation (mesurée sur une période longue - pouvant atteindre 28 jours - pour assurer la biodégradation de substances nécessitant le développement de bactéries spécialement acclimatées, capables de les digérer),

adsorption sur boue activée,

stripping de substances volatiles,

procédés d'hydrolyse et de précipitation.

Elle s'exprime généralement en % (de la substance).

Colorant

Nom générique pour les produits commercialisés contenant la(les) matière(s) colorante(s) voire d'autres produits auxiliaires de teinture.

Composés organohalogénés adsorbables (AOX)

Mesure des composés adsorbables organiquement liés dans l'eau. Le test analytique consiste à adsorber les substances organiques contenues dans l'échantillon d'eau sur charbon de bois activé (sans halogène). Le charbon de bois est ensuite élué avec une solution de nitrate de sodium pour éliminer complètement les ions chlorure (de l'halogène non lié organiquement), après quoi le charbon est brûlé sous flux d'oxygène, la quantité de chlorure d'hydrogène étant déterminée. Ne sont mesurés par cette méthode analytique que le chlore, le brome et l'iode (et non pas les composés de fluor à fort impact écologique). On calcule le brome et l'iode en tant que C1. Les valeurs de l'analyse sont exprimées en tant que AOX en :

mg Cl/l d'eau ou  

mg Cl/g de substance.

Concentration olfactive

Le nombre d'unités d'odeur dans un mètre cube d'un gaz dans des conditions normales [321, CEN Draft, 1999] .

DDT

Un pesticide organochloré interdit dans la plupart des pays d'Europe. L'isomère utilisé en tant que pesticide est le :

 p,p-DDT 1,1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl)éthane. L'o,p-DDT est également généré dans le procédé de production en tant que sous-produit.

Le DDT et ses métabolites, DDE (1,1-dichloro-2,2-bis(4-chlorophényl)éthylène) et le DDD (1,1-dichloro-2,2-bis(4-chlorophényl)éthane) sont des composés persistants qui ont des effets hormonaux.

Dans le domaine environnemental, la concentration en DDT est souvent indiquée en ?DDT, ce qui correspond à la somme de DDT, DDE et DDD.

Débit massique d'odeurs de référence

Un débit massique d'odeurs de référence correspond à 123 µg de n-butanol. Evaporé dans un mètre cube d'un gaz neutre, celui-ci génère une concentration de 0,040 µmol/mol [321, CEN Draft, 1999] .

Demande biochimique en oxygène (DBO)

Mesure de l'oxygène consommée par des bactéries pour oxyder, par voie biochimique, les substances organiques présentes dans le milieu aqueux, en dioxyde de carbone et eau.

Plus la charge organique est grande, plus la quantité d'oxygène consommée est importante. Il en résulte, qu'à des concentrations en matières organiques élevées dans l'effluent, la quantité d'oxygène dans l'eau risque d'être réduite en dessous des niveaux acceptables pour la vie aquatique.

Les tests de DBO sont réalisés à 20°C dans une solution diluée et la quantité d'oxygène consommée est déterminée après 5, 7 ou, moins couramment, 30 jours. DBO₅, DBO₇ et DBO₃₀ sont les paramètres correspondants.

Les valeurs analytiques sont généralement exprimées comme suit :

mg O₂/l (effluent) ou

mg O₂/g (substance).

Demande chimique en oxygène (DCO)

Mesure de la quantité d'oxygène nécessaire pour oxyder chimiquement des substances organiques et inorganiques présentes dans l'eau.

Les tests DCO se réalisent à 150°C en présence d'un oxydant puissant (généralement le bichromate de potassium). Pour évaluer la consommation d'oxygène, on détermine la quantité de chrome VI réduit en chrome III, qui est convertie en équivalent oxygène.

Les valeurs obtenues par l'analyse s'expriment comme suit:

mg O₂/l (effluent) ou

Eco-audit (EMAS)

Système communautaire de management environnemental et d'audit. Il constitue pour les sociétés et autres organismes, un outil de management pour évaluer, indiquer par le biais de rapport, et améliorer leur performance environnementale. Appliqué dans l'Union européenne depuis 1995 suite à la Réglementation du Conseil (CEE) N° 1836/93 du 29 juin 1993, ce système était initialement ouvert uniquement aux secteurs industriels. Depuis 2001, l'éco-audit est accessible à tous les secteurs économiques publiques et privés (Règlement (CE) N° 761/2001 du Parlement européen et du Conseil du 19 mars 2001). De plus, la démarche a été renforcée par l'intégration de la norme EN/ISO 14001 en tant que système de gestion de l'environnement exigé par l’EMAS. La participation est volontaire et s'étend aux organismes du secteur public et privé, acteurs de l'Union européenne et de la Zone économique européenne (EEA) - Islande, Liechtenstein et Norvège.

Efficacité de fixation

Rapport entre le colorant fixé sur la fibre et le colorant épuisé dans le bain.

Ennoblissement

Ce terme regroupe l’ensemble des traitements au mouillé, réalisés pour donner à la fibre la couleur et les propriétés finales exigées, ainsi que toute opération d'apprêts chimiques (entretien facile, anti-feutrage, agents anti-mites, etc.) ou mécaniques.

Fibres texturées

Les fils de filaments sont soumis à un traitement spécial visant à conférer à la fibre plus de gonflant et un effet de surface valorisant par rapport au fil traditionnel réalisé à partir de la même fibre.

Lavage

Enlèvement d'impuretés étrangères présentes dans les textiles. Dans le cas de la laine, ce terme peut designer l'enlèvement de la graisse et des impuretés présentes dans la laine brute (procédé de lavage de la laine) et l'élimination d'huiles de filature et de polluants résiduels dans le fil ou l’étoffe au cours des traitements au mouillé réalisés avant le procédé de teinture.

Matière colorante

L'agent colorant contenu dans la préparation commerciale : la molécule qui contient le(les) groupe(s) chromophores capable(s) d'une interaction avec la lumière.

Nylon

Terme aujourd’hui générique pour désigner les fibres de polyamide.

Présentation

Terme générique qu'utilise l'industrie textile pour désigner les différentes formes sous lesquelles la matière textile peut se présenter. Les présentations telles que bourre, fils, tissus et tricots constituent des exemples.

Rapport de bain

Rapport du poids de la matière sèche et le volume du bain à l'intérieur d'une machine à fonctionnement discontinu. Ainsi, par exemple, un rapport de bain de 1:10 signifie 10 litres d'eau pour 1 kg de matière textile.

Rayonne

Nom générique pour désigner les filaments continus de fibres obtenus à partir de la cellulose régénérée. Le terme de rayonne désigne aussi bien les fibres produites selon le procédé au cuivre ammoniacal que celles produites selon le procédé viscose.

Solution de blanchiment

Formulation utilisée pour le procédé de blanchiment.

Substances dangereuses

Substances ou groupes de substances ayant une ou plusieurs propriétés dangereuses, telles que la toxicité, la persistance ou la bioaccumulabilité, ou celles qui sont classées comme étant dangereuses pour l'homme ou l'environnement selon la Directive 67/548 (Directive relative aux substances dangereuses).

Taux de fixation  

Top

Faisceau de fibres continues sans torsion ou un ruban de fibres de laine.

Toxicité aquatique

Mesure des effets d'un polluant donné, sur la vie aquatique, dont les paramètres les plus importants sont les suivants :

IC₁₀ = concentration d'inhibition de la prolifération bactérienne (10 % d'inhibition).

Des concentrations supérieures à une valeur de IC₁₀ sont susceptibles d'avoir un effet négatif important sur l'efficacité d'une station de traitement biologique, voire d'empoisonner entièrement la boue activée.

LC₅₀ = concentration létale (50 % de mortalité).

Elle représente la concentration dans l'eau à laquelle une substance donnée est à l'origine de 50 % de mortalité de la population (les poissons par exemple).

EC₅₀ = concentration à effet (50 % d'effet).

Elle teste les organismes particulièrement sensibles, tels que les daphnies et les algues.

Le niveau de toxicité aquatique d'un polluant donné est défini comme suit :         

hautement toxique :      <0,1 mg/l

très toxique :                 de 0,1 à 1 mg/l

toxique :                       de 1 à 10 mg/l

modérément toxique :  de 10 à 100 mg/l

non toxique :                >100 mg/l.

Unité d'odeur

La quantité (en mélange) de substances odorantes présents dans un mètre cube d'un gaz odorant (dans des conditions normales) selon le seuil d'un jury de sujets humains [321, CEN Draft, 1999] .

Unité d'odeur européenne

Quantité d'une ou de plusieurs substance(s) odorante(s) qui, évaporée(s) dans 1 mètre cube d'un gaz neutre provoque, dans des conditions normales, une réaction physiologique d'un jury de sujets humains (seuil de détection) équivalente à celle provoquée, dans des conditions normales, par une odeur massique de référence contenue dans 1 mètre cube d'un gaz neutre [321, CEN Draft, 1999] .

Abréviations et acronymes

Abréviation acronyme/

Désignation

AE

éthoxylates d'alcool

AOX

composés organohalogénés adsorbables

APE

éthoxylates d'alkylphénol

APEO

éthoxylates d'alkylphénol

BREF

document de référence des MTD

CA

acétate de cellulose

CMC

carboxyméthylcellulose

COD

carbone organique dissous

Coeff. abs.

coefficient d'absorption

Conc.

concentration

COT

total du carbone organique

COV

composés organiques volatils

CSIRO

organisme de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (Australie)

CT

triacétate de cellulose

CU

cupro

DBO

demande biologique d'oxygène

DCO

demande chimique d'oxygène

DTPA

diéthylène-triamine-penta-acétate

DTPMP

diéthylenetriamine Penta(acide méthylène Phosphonique)

EDTA

éthylène-diamine tétraacétate

EDTMP

tetraéthylène-diamine (acide méthylène phosphonique)

EL

élasthanne

EO/PO

oxyde d'éthylène/oxyde de propylène (groupe de copolymères)

EPER

registre européen d'émissions polluantes (défini par décision du Conseil 2000/479/CE)

ETAD

association écologique et toxicologique de l'industrie de la fabrication de colorants

Euro

unité de la monnaie européenne

EVA

acétate d'éthylène/vinyle

FAD

flottation à l'air dissous

FR

retardateur de flamme

HC

hydrocarbures

HCH

hexachlorocyclohexane (pesticide)

HT

haute température (procédé, machine)

IGR

régulateurs de croissance d'insectes (groupe de pesticides)

IK

indanthrène à froid (groupe de colorants de cuve)

IN

indanthrène normal (groupe de colorants de cuve)

IR

infra-rouge (lumière)

IW

indanthrène à chaud (groupe de colorants de cuve)

MES

matières en suspension

MTD

meilleures techniques disponibles (BAT en anglais)

MVS

matières volatiles en suspension

n.a
non disponible

n.d.
non déterminé    

NPE
éthoxylates nonylphénol

NRA
National Registration Authority (Australie)

NTA
nitrilotriacétate

OC
composés organochlorés (groupe de pesticides)

OCDE
organisation de coopération et de développement économique

OP
organophosphates (groupe de pesticides)

PA
fibres de polyamide

PAC
fibres polyacrylonitriles

PBT
poly(butylène téréphthalate)

PCP
pentachlorophénol  

PE
polyéthylène

PES
fibres polyester

PET
polyéthylène téréphthalate

PP
polypropylène

PTT
polytriméthylène téréphthalate

PU
polyuréthanne

PVA
alcool polyvinylique

PVC
chlorure de polyvinyle

SBR
caoutchouc styrène-butadiène

SP
pyréthroïdes synthétiques (groupe de pesticides)

TEGEWA
Verband der Textilhilfsmittel-, Lederhilfsmittel-, Gerbstoff- und Waschrohstoff-Industrie e.V. (Association industrielle allemande)

TFI
Industrie de l'ennoblissement textile

UF
ultrafiltration 

US EPA

United States environmental protection agency

(APE des Etats Unis)

UV
ultra-violet (lumière)

x-SBR
SBR carboxylé 

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