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Bilan annuel de conformité environnementale / 
Secteur des pâtes et papiers, 2001 (suite)

Chapitre 1 : Les papetières au Québec

1.1 Procédés de fabrication

1.1.1 L’approvisionnement en fibres
1.1.2 Mise en pâte
1.1.3 Blanchiment
1.1.4 Mise en feuille, séchage et finition

1.2 Effluents

1.2.1 Nature des rejets
1.2.2 Effets potentiels des rejets
1.2.3 Système de traitement

1.3 Émissions atmosphériques

1.3.1 Nature des émissions
1.3.2 Effets des émissions
1.3.3 Systèmes d’épuration

1.4 Déchets de fabrique

Figure 1 : Localisation géographique des fabriques

Tableau 1 : Production par région administrative


Chapitre 1 : Les papetières au Québec

L’industrie des pâtes et papiers est l’un des principaux leviers économiques du Québec. En 2001, le salaire de ses travailleurs1 (environ 34 132) représentait 7,7 %1 de l’ensemble de la rémunération de l’industrie manufacturière de la province et la valeur des livraisons, qui s’élevait à environ 12,1 milliards de dollars1, représentait 10 %1 de la valeur des livraisons de l’ensemble de l’industrie manufacturière du Québec. La valeur des exportations, dont les États‑Unis sont le principal destinataire, a été de 7,9 milliards de dollars en 2000, soit 10,7 %1 de la valeur de toutes les exportations du Québec.

C’est surtout dans le secteur du papier journal que l’industrie québécoise occupe une place prépondérante. En 2001, le Québec a produit 41,3 %1 du papier journal du Canada et, en 2000, 10 %1 du papier journal du monde entier.

Selon les rapports transmis au Ministère en 2001, 62 fabriques ont été exploitées pour une production totale d’environ 10,8 millions de tonnes métriques, une fabrique a cessé d'être exploitée en février, Uniforêt-Scierie Pâte Port-Cartier à Port-Cartier, et deux fabriques n'ont pas été exploitées, Papiers Gaspésia 9084-7419 Québec inc. à Chandler et La Papetière Sanfaçon à Saint-Lambert. Deux fabriques ont été retirées du bilan, Produits Desbiens inc. à Desbiens (fermée en juillet 2000) et Tripap inc. à Trois-Rivières (fermée en juillet 2000).

La figure 1 montre la localisation géographique de chacune des fabriques ainsi que la délimitation des régions administratives du Ministère. L’annexe 1 présente une fiche technique du profil environnemental pour chacune des fabriques.


1Feuillets « L’INDUSTRIE DES PÂTES ET PAPIERS – COUP D’ŒIL 2001 » publiés par l’Association des industries forestières du Québec.


Figure 1 : Localisation géographique des fabriques

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Tableau 1 : Production par région administrative
 

Région administrative

Nombre de fabriques

Pourcentage de la production totale

01

Bas-Saint-Laurent

5

6,4

02

Saguenay- Lac-Saint-Jean

7

13,4

03

Québec

8

14,11

04

Mauricie

8

19,1

05

Estrie

5

10,8

06

Montréal

3

2,1

07

Outaouais

6

12,7

08

Abitibi-Témiscamingue

3

8,72

09

Côte-Nord

2

- 3

10

Nord-du-Québec

1

- 2

11

Gaspésie- Îles-de-la-Madeleine

2

6,73

12

Chaudière-Appalaches

2

- 1

13

Laval

0

0

14

Lanaudière

1

- 4

15

Laurentides

2

2,84

16

Montérégie

3

0,7

17

Centre-du-Québec

6

2,4

TOTAL

645

100

1 Les fabriques de la région 12 sont inclus avec les fabriques de la région 03 pour préserver la confidentialité.
2
Les fabriques de la région 10 sont inclus avec les fabriques de la région 08 pour préserver la confidentialité.
3 Les fabriques de la région 09 sont inclus avec les fabriques de la région 11 pour préserver la confidentialité.
4 Les fabriques de la région 14 sont inclus avec les fabriques de la région 15 pour préserver la confidentialité.
5 Deux fabriques n’ont pas été exploitées en 2001.

1.1 Procédés de fabrication

Les papiers et cartons sont produits à partir d'une ressource naturelle renouvelable, la forêt. Un coup d’œil sur les différents procédés de fabrication en usage au Québec permet de mieux saisir la nature des interactions entre l'industrie papetière et l’environnement.

1.1.1 L’approvisionnement en fibres

Les papiers et les cartons sont de plus en plus fabriqués à partir des sous-produits des scieries (copeaux, sciures, etc.) et de fibres recyclées (cartons ondulés, journaux, magazines, papiers de bureau). Le bois rond provenant de la récolte en forêt ne constitue plus qu’une source secondaire d’approvisionnement.

Lorsque c’est encore le cas, les billes acheminées à la fabrique sont écorcées à l’aide d’énormes tambours à l'intérieur desquels les billes culbutent les unes contre les autres. Cette opération s’effectue à sec ou avec de l’eau (écorçage humide).

Les écorces sont récupérées et utilisées principalement à des fins énergétiques. L’eau nécessaire à l’écorçage humide provient généralement d’autres secteurs de la fabrique et les eaux usées générées lors de cette opération sont réutilisées ou dirigées vers les systèmes de traitement des eaux de procédé.

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1.1.2 Mise en pâte

Le bois est composé de fibres de cellulose qui sont retenues ensemble par la lignine. Pour transformer le bois en pâte, il faut séparer les fibres et, selon le procédé utilisé, retirer ou non la lignine. Trois techniques différentes sont appliquées, selon la matière première utilisée et le type de pâte recherché.

Procédé mécanique

La pâte mécanique est obtenue en déchiquetant des billes de bois écorcées sur des meules abrasives ou des copeaux de bois entre deux plaques rainurées en acier (tournantes ou l'une stationnaire). Ces types de pâtes sont appelés respectivement pâte mécanique sur meule (PMM) et pâte mécanique de raffineur (PMR).

Comme ce procédé endommage les fibres et n'extrait pas la lignine de la pâte, ce type de pâte est généralement utilisé pour la fabrication de produits qui nécessitent moins de résistance, tels le papier journal, le papier pour circulaires, certains papiers hygiéniques, etc.

Pour contrer cet inconvénient, les copeaux sont traités à la vapeur avant et pendant le raffinage et raffinés sous pression; on obtient alors de la pâte appelée thermomécanique (PTM). Ce procédé a pour effet d’améliorer la qualité de la pâte et permet de minimiser l’ajout de pâte chimique lors de la fabrication du papier journal.

Pour améliorer encore plus la qualité de la pâte produite, en plus de la vapeur, on ajoute aux copeaux des produits chimiques; on obtient alors une pâte dite chimico-thermomécanique (PCTM). Cette variante du procédé mécanique permet de minimiser l'ajout de pâte chimique dans la production de papier de qualité.

À l’origine, ce type de pâte était beaucoup moins polluant que la pâte chimique, puisqu’on utilisait peu ou pas de produits chimiques. Toutefois, l’augmentation des quantités de produits chimiques pour améliorer certaines caractéristiques de la pâte a entraîné des rejets de matières dissoutes plus importants, qui nécessitent un traitement de plus en plus complexe.

Procédé chimique

La pâte chimique est obtenue en cuisant dans un immense autoclave, à haute pression, un mélange de copeaux et de réactifs chimiques appelés « liqueur de cuisson ». L’action de la chaleur et des produits chimiques permet de dissoudre la lignine et de libérer les longues fibres du bois sans les briser. Les principaux procédés de préparation des pâtes chimiques sont le procédé au sulfate (kraft) et le procédé au bisulfite.

Les matières dissoutes dans la liqueur de cuisson sont concentrées et brûlées à des fins énergétiques dans une chaudière. Dans les procédés kraft et, quelquefois, dans les procédés au bisulfite, les produits chimiques sont récupérés à la sortie de la chaudière et réutilisés pour fabriquer la liqueur de cuisson.

La vapeur produite lors de la vidange des autoclaves est recueillie, puis condensée. Le condensat est alors débarrassé d’une partie significative de ses contaminants avant d’être acheminé au système de traitement des eaux de procédé.

Les pâtes chimiques sont utilisées pour la fabrication de produits qui demandent une grande résistance, tels les papiers d’impression et d’écriture, les papiers fins, les papiers et cartons d’emballage. Elles servent aussi à augmenter la résistance de certains produits, tels les papiers spécialisés.

Ces procédés chimiques entraînent des rejets importants de matières organiques dissoutes, qui nécessitent un traitement biologique. Ces matières sont responsables, lors de leur décomposition, de la consommation de l'oxygène contenu dans l'eau.

Recyclage

La fabrication de la pâte recyclée s’effectue dans un énorme broyeur appelé « triturateur ». Le triturateur est une grande cuve dans laquelle on ajoute les papiers ou les cartons à recycler, de l’eau, de la vapeur et, parfois, des produits chimiques.

D’abord, les contaminants tels les trombones, le métal, les boudins de plastique et les bandes élastiques sont extraits. Puis, la pâte est tamisée et épurée afin d’éliminer les particules indésirables. Lorsque la qualité du produit l’exige, la pâte peut aussi être désancrée. Les particules d’encre sont alors délogées des fibres de bois à l’aide de produits chimiques. L’encre est par la suite retirée de la pâte par lavage ou par flottation.

Les fibres récupérées entrent principalement dans la fabrication des cartons ondulés ou plats, du papier hygiénique, des essuie-tout, des papiers-mouchoirs et de certains papiers d’impression (notamment le papier journal).

Ces procédés, qui utilisent surtout des savons pour effectuer les lavages, se comparent généralement au moins polluant des procédés de mise en pâte mécanique.

1.1.3 Blanchiment

Pour la fabrication de certains types de papiers et de cartons, le blanchiment de la pâte devient une étape nécessaire. Le blanchiment des pâtes chimiques consiste essentiellement à poursuivre la mise en pâte par l’extraction de la lignine, cette colle naturelle qui relie les fibres de bois.

Le produit obtenu est non seulement plus blanc, mais aussi plus résistant et absorbant. Sans blanchiment, le papier deviendrait friable et jaunirait avec le temps, tel le vieux papier journal.

Le blanchiment s’effectue en plusieurs étapes. Chaque étape consiste à faire réagir, dans une tour, la pâte avec un ou plusieurs agents chimiques et à éliminer les substances résiduelles ou indésirables par lavage. Depuis quelques années, les filtrats du lavage de chaque étape sont de plus en plus réutilisés dans les autres étapes du blanchiment.

Les principaux agents de blanchiment utilisés sont l’oxygène, l’hypochlorite de sodium, le dioxyde de chlore et le peroxyde d’hydrogène.

En ce qui concerne le chlore élémentaire, il est de moins en moins utilisé comme agent de blanchiment en raison de son effet sur l’environnement. Pour réduire les rejets de composés organiques chlorés, le chlore élémentaire a été remplacé par d’autres agents de blanchiment, notamment le dioxyde de chlore et le peroxyde d’hydrogène.

De plus, certaines nouvelles séquences de blanchiment n’utilisent plus du tout de produits chlorés comme agent de blanchiment.

Le blanchiment des pâtes mécaniques consiste à décolorer la pâte en agissant principalement sur les groupements chromophores de la lignine sans la solubiliser. Les principaux agents chimiques utilisés sont l'hypochlorite de sodium, l’hydrosulfite de sodium et le peroxyde d’hydrogène.

1.1.4 Mise en feuille, séchage et finition

La pâte est distribuée sur une immense toile en mouvement. À cette étape, elle contient généralement plus de 97 % d’eau. L’action filtrante de la toile, combinée à celle du système de succion, permet d’extraire la majeure partie de l’eau et de former une feuille.

Cette feuille est pressée entre des rouleaux afin d’enlever une quantité supplémentaire d’eau et passe ensuite à la section de la sécherie où, au contact d’immenses cylindres généralement chauffés à la vapeur, une grande partie de l’eau résiduelle est évaporée. De nos jours, le séchage à l’infrarouge, le séchage sur coussins d’air et le séchage aux micro-ondes sont des technologies de pointe utilisées pour uniformiser le contenu en eau de la feuille.

Selon la finition désirée, des glaises spéciales ou autres additifs peuvent être ajoutés pour améliorer les propriétés de la feuille (fini de surface, qualité d’impression, etc.). La surface de la feuille est lissée et comprimée à l'aide de rouleaux chauffés appelés calandres.

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1.2 Effluents

1.2.1 Nature des rejets

L’industrie papetière rejette dans les cours d'eau divers contaminants dilués dans un grand volume d’eau, estimé à 593 millions de mètres cubes pour l’année 2001. Les effluents finals des fabriques peuvent contenir :

  • des MES telles que fibres, fines particules de bois, boues biologiques, cendre, additifs (argile, carbonate de calcium, etc.);
  • des matières organiques, en majorité dissoutes, qui créent une DBO et une DCO provenant du bois ou, dans une plus faible part, des additifs;
  • des composés inorganiques (métaux et sels provenant du bois ou des additifs);
  • des traces de BPC, qu’on trouve dans les effluents de certaines fabriques qui utilisent des fibres recyclées (provenant des colorants et de certains produits chimiques);
  • des hydrocarbures qui proviennent surtout des pertes de lubrifiants;
  • des composés phénoliques et des acides résiniques et gras provenant du bois;
  • des composés organochlorés tels que les dioxines et les furannes chlorés, qu’on trouve dans les effluents des fabriques blanchissant avec un produit chloré;
  • des substances nutritives, composées d’azote et de phosphore, qui sont ajoutées au traitement biologique pour le maintien de l'activité bactérienne;
  • d'autres substances telles que les composés organiques volatils ou semi-volatils, le formaldéhyde, les hydrocarbures aromatiques polycycliques, l'acétaldéhyde, etc.
1.2.2 Effets potentiels des rejets

L’impact de ces contaminants sur le cours d’eau récepteur varie en importance et en étendue selon les caractéristiques du cours d’eau et le volume et la composition du rejet.

La concentration de ces contaminants peut atteindre des niveaux qui sont toxiques pour la vie aquatique.

En plus de la toxicité aiguë, les effluents finals peuvent aussi présenter une toxicité chronique, c'est‑à-dire des effets sublétaux sur les divers organismes présents dans les eaux réceptrices. Plusieurs contaminants peuvent être à l’origine de cette toxicité.

C’est le cas, notamment, des composés organiques chlorés (organochlorés), dont plusieurs sont reconnus pour leur capacité de bioaccumulation et leur persistance. Ces contaminants persistants et bioaccumulables peuvent entraîner des effets nuisibles sur tous les maillons de la chaîne alimentaire, incluant la faune terrestre et avienne ainsi que l'humain, car les contaminants sont transmis d'un maillon à l'autre par la consommation d'organismes aquatiques contaminés. Comme ils sont persistants et bioaccumulables, ils peuvent s’étendre sur des superficies bien supérieures à celles des contaminations produites par les MES et par les matières organiques qui créent une DBO.

Le dépôt des MES au fond des cours d’eau peut affecter la vie aquatique. En effet, en plus de recouvrir les zones de frai, il peut se dégager de la décomposition de ce dépôt du méthane, des composés phénoliques, de l’hydrogène sulfuré, des acides, des substances nutritives et d’autres polluants organiques.

La décomposition des matières organiques dissoutes consomme l’oxygène contenu dans le cours d’eau récepteur. Les spécialistes disent que ces matières créent une « demande biochimique en oxygène » dont la mesure est faite sur une période de cinq jours, d’où l’appellation DBO5.

Dans les cas extrêmes, la diminution de la teneur en oxygène dissous du cours d’eau peut entraîner la mort des poissons ou des réactions sublétales pour ce qui est de leur comportement, leur croissance, leur locomotion, leur respiration, leur fécondité, leur résistance aux maladies et leur alimentation. Bien qu’elles soient difficiles à documenter, ces réactions sublétales sont plus répandues et plus importantes sur le plan biologique que la mortalité des poissons.

1.2.3 Système de traitement

Il existe deux systèmes conventionnels de traitement des eaux de procédé. Le premier s’attaque aux MES et le second aux substances dissoutes qui créent une DBO.

Le traitement primaire permet d’éliminer environ 95 % de la partie décantable des matières solides en suspension. Il s’effectue soit par gravité dans des décanteurs, par flottation en cellule ou par filtration sur des filtres.

Comme une partie de la DBO est associée aux matières solides en suspension, le traitement primaire contribue également à réduire la DBO d’environ 10 %.

Le traitement secondaire est fondé sur des processus biologiques de digestion des matières organiques dissoutes par des micro-organismes; c’est pourquoi il est appelé « traitement biologique ».

Schéma d'un traitement par boues activées
Cliquez pour agrandir - Schéma d'un traitement par boues activées

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Il existe plusieurs systèmes de traitement biologique : les étangs aérés, les boues activées à l’air ou à l’oxygène, les disques biologiques, les lits bactériens et les systèmes anaérobies. Ils dégradent biologiquement les matières organiques dissoutes, ce qui réduit la DBO, les acides résiniques et gras et les composés phénoliques dans une proportion de 70 % à 95 %; cela entraîne généralement l’élimination de la toxicité aiguë de l’effluent.

En 2001, 45 fabriques étaient munies d'un système de traitement primaire et secondaire pour traiter leurs eaux de procédé. Huit acheminaient leurs eaux de procédé, dont six après un traitement primaire, au traitement biologique de la municipalité. Trois acheminaient leurs eaux de procédé au traitement physico-chimique de la ville de Montréal.

En ce qui concerne les autres fabriques, une n'était munie que d'un système de traitement secondaire, cinq d'un système de traitement primaire (dont une recirculait toutes ces eaux de procédé et deux qu’une partie de celles-ci), une d'un système de traitement primaire et physico-chimique, et une rejetait ses eaux de procédé sans traitement, dans l’environnement.

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1.3 Émissions atmosphériques

1.3.1 Nature des émissions

L’industrie papetière rejette divers contaminants dans l’atmosphère. Ils proviennent principalement de certains équipements de procédé des fabriques de pâtes chimiques (pâte au sulfate et pâte au sulfite ou au bisulfite) et des chaudières.

Les principaux contaminants émis sont les particules, les SRT, le SO2 et les NOX. De plus, des substances toxiques telles que les HAP et les COV peuvent être émises par les fours de récupération et les fours à chaux des procédés au sulfate (kraft) ainsi que par d’autres sources.

1.3.2 Effets des émissions

Lorsque les niveaux d'émission sont élevés, les particules peuvent occasionner les problèmes suivants :

  • présence de quantités élevées de poussières dans les zones avoisinant les fabriques;
  • dommages aux matériaux, tels que la décoloration des peintures, la corrosion des surfaces métalliques ou l’abrasion de certains matériaux;
  • augmentation des maladies respiratoires causées par les fines particules.

Les SRT sont responsables d’odeurs très incommodantes qui peuvent être perçues sur de grandes distances. Quant au SO2, il est le principal responsable des précipitations acides avec, dans une moindre mesure, les NOX.

1.3.3 Systèmes d’épuration

Les principaux équipements d’épuration des particules utilisés dans l'industrie des pâtes et papiers sont l’épurateur humide de moyenne à haute efficacité, le précipitateur électrostatique et les multicyclones.

Les SRT sont généralement captés et traités par combustion dans le four à chaux, dans la chaudière à biomasse ou dans un incinérateur conçu à cette fin. Certaines sources peuvent être épurées par oxydation à l’air ou à l’oxygène ou par réaction chimique dans une tour de lavage des gaz. Le SO2 est traité, le cas échéant, par un épurateur et, dans bien des cas, recyclé dans le procédé.

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1.4 Déchets de fabrique

L'industrie des pâtes et papiers génère des quantités importantes de déchets de fabrique. La majorité des déchets est éliminée par enfouissement ou par combustion à des fins énergétiques. Cependant, une fraction de plus en plus importante de ces déchets fait l’objet d’une valorisation agricole ou de compostage.

On entend par « déchets de fabrique » l’ensemble des déchets produits par les procédés de fabrication, les unités de traitement des effluents et les appareils de combustion. On peut définir ces déchets de la façon suivante.

Boues primaires : boues produites par les équipements tels que décanteur, filtre, cellule de flottation, lagune de sédimentation, etc., pour enlever les matières en suspension dans les eaux de procédé de la fabrique.

Boues secondaires : boues produites lors du traitement biologique des eaux de procédé de la fabrique.

Boues de désencrage : boues générées à l’atelier de désencrage par les triturateurs, les cellules de flottation et les épurateurs.

Cendres provenant des appareils de combustion : cendres volantes (particules récupérées aux appareils de traitement des gaz de combustion) et cendres de grille (particules récupérées au cendrier) produites par la combustion d’écorces, de résidus de bois ou de déchets de fabrique.

Écorces, nœuds et résidus de bois : résidus comprenant les écorces, les sciures, les refus du classement de copeaux, les noeuds, les brindilles, etc.

Rebuts de pâtes, papiers et cartons : résidus de pâtes, papiers ou cartons produits lors de la fabrication de la pâte ou du papier.

Résidus alcalins : résidus comprenant les boues de chaux1, les lies de liqueur verte2 et les rejets d’éteignoir3. Ces résidus sont générés par les fabriques de pâte au sulfate (kraft).

Autres déchets : ensemble des déchets récupérés lors de la mise en pâte des vieux papiers et des vieux cartons (plastiques, agrafes, etc.) ou tout autre résidu qui résulte du procédé de fabrication.


1 Sous-produit calcaire précipité lors de la récupération de la liqueur de cuisson (Na2S, NaOH) et constitué principalement de carbonate de calcium (CaCO3).
2 Dépôt constitué principalement de carbonate de calcium (CaCO3) et de particules insolubles qui se sont accumulés au fond du bassin de liqueur verte.
3 Sous-produit provenant de l’hydratation de l’oxyde de calcium (CaO) par la liqueur verte lors du processus de récupération de la liqueur de cuisson et qui est constitué principalement de carbonate de calcium (CaCO3) et d’hydroxyde de calcium (Ca(OH)2).

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