Cendre
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Introduction

La cendre est un résidu basique de combustion ou incinération de matières organiques, et par extension de produits tels que le charbon, le lignite ou divers déchets brûlés dans les incinérateurs, en plein air ou dans les cheminées ou fours.

Les cendres volcaniques, « naturelles », sont réputées fertiles pour l'agriculture.

Composition

La composition de la cendre (La cendre est un résidu basique de combustion ou incinération de matières organiques, et par extension de produits tels que le charbon, le...) varie selon le produit brûlé et selon son origine.

Cendres de bois

La composition des cendres varie selon de nombreux paramètres, qui sont essentiellement les espèces végétales brulées, les parties des plantes (écorce, tronc (Un tronc peut être :), ou jeunes branches par exemple), la nature du sol, ainsi que la période de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) durant laquelle ces plantes ont été récoltées.

Les cendres de bois sont généralement riches en potasse alors que celles d'herbes seront riches en silice (La silice est constituée de dioxyde de silicium, un composé chimique qui entre dans la composition de nombreux minéraux ; sa formule est SiO2.).

On peut considérer que les éléments non organiques qui constituent les cendres de bois sont en majorité des bases faibles avec 25 à 50 % de chaux (oxyde de calcium), 13% de potasse et soude, 9% au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes"....) d'oxydes tels que : oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) de magnésium (magnésie), oxyde de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant...), oxyde de manganèse.

Les constituants acides : acide phosphorique (L'acide phosphorique est un oxacide à base de phosphore de formule H3PO4. C'est un triacide. Il intervient souvent en minéralogie et a une importance capitale en biochimie.), acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique...) silicique, acide sulfurique (L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé chimique corrosif de formule H2SO4.) sont peu présents, et, en présence des bases faibles citées ci-dessus, se retrouvent généralement sous forme de phosphates, silicates et sulfates, respectivement.

D'autres substances telles que le soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.), le chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de numéro atomique 17.), le fer ou le sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un métal mou et argenté, qui appartient aux métaux...) n'apparaissent qu'en faibles quantités et d'autres encore ne se trouvent dans le bois qu'exceptionnellement comme l'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.), le zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.), le bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.) etc… (selon notamment les oligoéléments puisés dans le sol par les plantes qui ont été brulées afin de produire ces cendres).

On constate une variation des matières minérales avec l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il existe une...) de bois brûlé. Ainsi nous trouvons d'avantage de chlore dans les résineux que dans les bois feuillus (7 fois plus dans l'épicéa (Les épicéas (en France), ou épinettes (au Québec), ou prusses (en Acadie), sont des arbres du genre Picea originaires des régions tempérées de l'hémisphère nord. Ils font partie de la famille des Pinacées. Ils atteignent...) que dans le chêne). Nous trouverons 2 fois plus d'acide phosphorique dans le peuplier (Les peupliers sont des arbres du genre Populus de la famille des Salicacées.) tremble (Le tremble, aussi appelé peuplier tremble (Populus tremula) en Europe, est une espèce d'arbre du genre Populus et de la famille des Salicaceae. Il est de taille moyenne à feuilles caduques. Il est...) que dans le chêne (Le chêne est le nom vernaculaire de nombreuses espèces d'arbres et d'arbustes appartenant au genre Quercus, et à certains genres apparentés,...), et deux fois plus de magnésie dans l'orme que dans le pin sylvestre (Le pin sylvestre (Pinus sylvestris), (en anglais "Scots Pine"), est un arbre de la famille des Pinaceae naturellement présent dans une grande partie...). Les comparaisons portent évidemment, sur des bois ayant poussé dans les mêmes conditions.

La nature du sol a une influence considérable sur la composition chimique des cendres de végétaux.

La nature et la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) des matières minérales formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée,...) les cendres varient également avec les diverses parties de l'arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée d'un...). L'écorce (L'écorce est le revêtement extérieur du tronc, des branches et des racines des arbres, et plus généralement des plantes ligneuses.) en contient plus que le bois, les branches plus que le tronc et le tronc plus que les racines. Les sels de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) et de calcium sont plus abondants dans l'écorce que dans le bois tandis que les sels de potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de l’arabe : القَلْيَه...) prédominent dans le bois.

A proprement parler, ce n'est que lors de la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) des matières organiques que ces sels de calcium et de potassium donnent respectivement la chaux et la potasse retrouvés dans les cendres.

On a constaté aussi une variation suivant la saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le tableau Solstice et Équinoxe ci-dessous), la...) d'abattage. Si l'on abat en été, on trouve une plus forte proportion de potasse et d'acide phosphorique. Ces éléments favorisant certains organismes de fermentation (La fermentation est une réaction biochimique de conversion de l'énergie chimique contenue dans une source de carbone (souvent du glucose) en une autre forme d'énergie directement...), la conservation de tels bois sera moins bonne.

Cendres d'incinération (L'incinération est une technique de transformation par l'action du feu. Incinérer signifie « réduire en cendres » ou, dit autrement, qu'on brûle complètement les matières...)

Les cendres et autres résidus d'incinération, ainsi que les carbocendres (cendres de charbon) issues des installations individuelles ou industrielles (incinérateurs, centrales thermiques..) contiennent souvent de nombreux produits toxiques (résidus carbonés, métaux lourds et traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission...) de radionucléides..).

Cendres polluantes

Les cendres d'incinération sont moins polluées que les refioms théoriquement envoyés en décharge, mais elles contiennent néanmoins des métaux lourds qui étaient présents dans le bois ou les déchets brûlés, diverses substances chimiques imbrûlées et aussi des polluants qui se sont formés par recomposition lors de l'incinération. Lors des épisodes de dysfonctionnement d'incinérateurs, la qualité des cendres peut fortement se dégrader.

Les vapeurs issues des crématoriums peuvent également être polluées par des dioxines, mais aussi par des métaux lourds dont du mercure perdu par les plombages dentaires lors de la crémation (La crémation est une technique funéraire visant à brûler et réduire en cendres le corps d'un être humain mort. Avec l'enterrement, c'est l'une des techniques les...).

Les cendres des centrales thermiques au charbon se sont accumulées en importants crassiers depuis le XIXe siècle. Ils ont été à l'origine d'envols de poussières et de particules fines dites « cendres volantes ».

En Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), le stockage a parfois lieu en bassin pour limiter les envols, mais non sans risque pour la nappe ou les eaux superficielles en cas de rupture de digue (ainsi le 22 décembre 2008, le bassin de stockage de cendres de la centrale électrique (Une centrale (de production d'énergie) électrique est un site industriel destiné à la production d'électricité. Les centrales...) de Kingston (Tennessee) s'est rompu en libérant environ 4 millions de m3 de boues polluée par de l'arsenic (L’arsenic est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole As et de numéro atomique 33, présentant des propriétés intermédiaires...), du mercure, du sélénium, du plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) et du radon (Le radon est un élément chimique du tableau périodique de symbole Rn et de numéro atomique 86. C'est un gaz rare, radioactif, d'origine naturelle, qui est principalement formé par...) radioactif) ; l’eau analysée près du site par l'EPA contenait des taux d'arsenic (cancérogène) dépassant de 100 fois le niveau acceptable.

En France, dans les années 1990 à 2000, les incinérateurs et la trentaine de centrales thermiques au charbon encore en service (4% environ de la production électrique du pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas...), par 19 centrales à charbon en 2009) ont produit une grande quantité de cendre. Ces crassiers sont théoriquement suivis par les DRIREs (circulaire de 1996 relative aux cendres de charbon), maintenant incluses dans les DREALs, et par l'ADEME (pour les sites orphelins ou certains aspects liés à la pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut...) de l'air).
Le 5 avril 2000, le Centre national d'information indépendante sur les déchets (CNIID) a alerté sur un rapport du ministère de l'Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...) de 1997 reconnaissant une contamination des cendres d'incinérateurs par les dioxines.
En 2009, c'est une étude faite par J. Bonnemain pour l'Autorité de sûreté nucléaire (L'Autorité de sûreté nucléaire (ASN), est une autorité administrative indépendante française (AAI) qui assure, au nom de...) (ASN, qui rappelle à nouveau que les dépôts de cendres (souvent oubliés ou dispersés comme matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) pour le BTP) contiennent souvent non seulement des dioxines, mais aussi du thorium ou de l'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant que le molybdène ou l'arsenic, quatre fois moins...) radioactif qui ont été concentrés dans la cendre, et qui sont devenus mobiles et biodisponibles, car libérés du charbon par le processus de combustion. J. Bonnemain estime que ces dépôts devraient être sécurisés, surveillés, voire confinés, alors que beaucoup ont déjà été dispersés et que certains sont encore visités par des pratiquants de moto-cross, de VTT, par des promeneurs, des ramasseurs de champignons ou des chasseurs (dont le gibier peut alors être contaminé). L'étude rappelle aussi que les dépôts non-protégés donnent lieu à des envols et une contamination environnementale par le ruissellement. La bioturbation par des animaux fouisseurs (lapins, taupes, et micromammifères, vers de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...) ou même oiseaux qui peuvent y creuser leurs terriers : Exemple : l'hirondelles de rivage (Riparia riparia creuse son nid (Le nid désigne généralement la structure construite par les oiseaux pour contenir leurs œufs et fournir un premier abri à leur...) en forme de galerie de 60 cm environ de profondeur dans les micro-falaises de sable) ; une colonie de ces hirondelles s'était installé dans le crassier de l'ancienne centrale à charbon d'EDF à Pont-sur-Sambre, en bordure de la Sambre et d'une zone humide. Ces centrales sont souvent installées en bordure d'un canal ou d'un fleuve (En hydrographie francophone, un fleuve est un cours d'eau qui se jette dans la mer ou dans l'océan – ou, exceptionnellement, dans un désert, comme pour l'Okavango. Il se...), ce qui facilite la pollution de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) par les envols de cendres ou le ruissellement.
Pour la réglementation française, ces dépôts sont des « installations connexes » des centrales thermiques, et ne doivent faire l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est...) d'une simple déclaration. Ils sont gérés (ou devraient l'être) par l'opérateur (Le mot opérateur est employé dans les domaines :) de la centrale thermique (Une centrale thermique est une centrale électrique qui produit de l'électricité à partir d'une source de chaleur. Cette source peut être un...), même après son arrêt). Le ministère chargé de l'écologie reconnait que « le suivi radiologique, notamment de la qualité des eaux environnantes au plan radiologique, est le chaînon manquant » pour l'évaluation environnementale et le suivi des impacts des cendres de charbon.

En France, le ministre de l'écologie a en 2009 demandé aux préfets de mettre en place des mesures de surveillance autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...) des sites de déchets radioactifs, incluant les dépôts de déchets à « radioactivité naturelle renforcée » (cendres, phosphogypse...). Ce premier état des lieux pourra orienter la stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) de l'état concernant les risques liés aux cendres de charbon qui en 2009 étaient encore produites par centaines de milliers de tonnes annuelles, par 19 centrales au charbon (15 pour EDF et 4 pour la SNET) qui en France compensent les besoins que le nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) ne peut fournir en période de pointe. Une grande partie des dépôts français a été vendue ou offerte pour le BTP, (terrassement/remblais de tranchées ou d'aménagements routiers, inclusion dans le ciment (Le ciment (du latin caementum, signifiant moellon, pierre de construction) est une matière pulvérulente, formant avec l’eau ou avec une solution saline une pâte plastique liante, capable...) ou béton (Le béton est un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats naturels (sable, gravillons) ou artificiels (granulats légers) agglomérés par un liant.), ou comme matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) de remblais pour diverses infrastructures routières ou ferroviaires (TGV Est par exemple). J. Bonnemains, auteur d'une étude faite pour l'ASN estime nécessaire un meilleur contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des cendres de charbon, qui nécessite selon lui par « la création d'une structure extérieure aux producteurs pour assurer un suivi longitudinal et contradictoire ».

Depuis le début des années 1980, les cendres d'incinérateurs ou de crassiers de centrales thermiques alimentent des polémiques parfois vives, notamment en raison de leurs teneurs en métaux lourds et dioxines. Selon Greenpeace, un incinérateur commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.), aux normes, de taille moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble...) brûle 32 000 tonnes de déchets, dont certains contiennent inévitablement du plomb, du cadmium (Le cadmium est un élément chimique de symbole Cd et de numéro atomique 48.), de l'arsenic, du mercure et du chrome (Le chrome est un élément chimique de symbole Cr et de numéro atomique 24.), émettant (vers l'an 2000) 92 tonnes de métaux dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser...) par an et produisant environ 304 tonnes/an de cendres et d'effluents liquides.

En France toujours, où l'incinération a été très développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.), une circulaire de mai 1994 interdit leur utilisation « à moins de 30 m d'un cours d'eau », mais les cendres sont depuis cette date considérées comme globalement "valorisables" en travaux routiers ailleurs ou dans les cimenteries. Le décret n'imposant par ailleurs pas de précaution particulière aux engins de chantier. La couche de bitume (Le bitume est une substance composée d'un mélange d'hydrocarbures, très visqueuse (voire solide) à la température ambiante et de couleur...) est censée limiter le risque de lixiviation, mais de nombreuses routes sont périodiquement inondées ou en contact avec le plafond (Par extension, un plafond représente le maximum de quelque chose :) de la nappe phréatique. Le CNIID a par exemple reproché à l'incinérateur de Tronville d'avoir fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont un...) de grandes quantités de cendres issus de déchets ménagers et hospitaliers à un « chantier-pilote » qui a ainsi contaminé des chemins forestiers. En Bretagne, l'incinérateur de Pluzunet a offert ses cendres à des agriculteurs pour en faire de l'engrais (Les engrais sont des substances, le plus souvent des mélanges d'éléments minéraux, destinées à apporter aux plantes des compléments d'éléments...). Selon l'ORDIF - Observatoire Régional des Déchets d'Ile-de-France cette région a produit plusieurs centaines de milliers de tonnes de cendres, dont la majeure partie a été « recyclée » en fond de couche routière. Certains incinérateurs comme celui de Sète disposaient alors d'énormes crassiers de cendres dont une partie s'envole au vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est...) ou est lessivée par les pluies. EDF a en 2006 estimé produire de 400 000 à 800 000 t/an de cendres (non compris celles de la Société nationale d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes...) et de thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts...) (SNET), qui exploite encore 4 centrales au chargon en France) et qu'il reste 9 millions de tonnes de stock issu des anciennes centrales à charbon françaises. De nombreuses industries (papeterie, cimenteries, verreries) ont aussi jusque la généralisation (La généralisation est un procédé qui consiste à abstraire un ensemble de concepts ou d'objets en négligeant les détails de façon à ce qu'ils puissent...) du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) utilisé du charbon et produit de grandes quantité de cendres dispersées dans l'environnement ou stockées dans d'anciennes décharges internes non surveillées. Le BRGM concluait en 2000 qu’« à l’exception des mâchefers d’incinération d’ordures ménagères, les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) disponibles relatives à la caractérisation fine des résidus [de procédés thermiques] sont globalement insuffisantes, et les données relatives à leur altération météorique inexistantes ».

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