Du seul fait du volume et de la complexité de ses activités et de sa consommation d’énergie et de matières premières, la sidérurgie, comme les autres «industries lourdes», est capable d’exercer un impact considérable sur l’environnement et sur les populations avoisinantes. La figure 73.14 récapitule schématiquement les polluants et les déchets générés aux principaux stades de la production. Ceux-ci se répartissent en trois catégories principales: les polluants atmosphériques, les polluants hydriques et les déchets solides.

A l’origine, les études d’impact des activités sidérurgiques sur la santé publique ont porté essentiellement sur les effets localisés dans les zones à forte densité de population où la production d’acier était concentrée et, en particulier, dans des régions qui avaient connu des épisodes de très forte pollution atmosphérique comme les vallées de la Donora et de la Meuse et le triangle situé entre la Pologne, l’ancienne Tchécoslovaquie et l’ancienne République démocratique allemande (Organisation mondiale de la santé (OMS), 1992).

Depuis fort longtemps, les émissions de polluants atmosphériques provenant des opérations de fabrication du fer et de l’acier sont une source de préoccupation pour l’environnement. Au nombre de ces polluants, on peut ranger des substances gazeuses comme les oxydes de soufre, le dioxyde d’azote et le monoxyde de carbone. Les matières particulaires comme les suies et les poussières susceptibles de contenir des oxydes de fer ont également retenu l’attention. Les émissions des fours à coke et des usines utilisant les sous-produits de fours à coke ont aussi été une cause d’inquiétude, encore que les améliorations constantes apportées aux technologies de lutte contre les émissions, au cours des vingt dernières années, conjuguées à des législations nationales plus contraignantes, aient entraîné une réduction notable de ces émissions en Amérique du Nord, en Europe occidentale et au Japon. Il a été estimé que les dépenses totales de lutte contre la pollution, dont plus de la moitié est consacrée aux rejets dans l’atmosphère, représentaient entre 1 et 3% de l’ensemble des coûts de production; les installations de dépollution correspondantes ont représenté environ 10 à 20% du montant global des investissements des usines. De telles dépenses constituent évidemment une barrière à la généralisation de ce type d’installations modernes dans les pays en développement et pour les entreprises les plus anciennes à la limite de la rentabilité.

Les polluants atmosphériques varient selon le procédé employé, la technique et la configuration de l’usine, les matières premières mises en œuvre, les sources et les quantités de l’énergie utilisée, l’ampleur du recyclage des déchets et l’efficacité des mesures de dépollution. L’introduction de la conversion à l’oxygène, par exemple, a permis de collecter et de recycler rationnellement les gaz de combustion rejetés et de réduire ainsi les quantités évacuées, tandis que la coulée continue a fait baisser la consommation d’énergie et donc les émissions. Il en est résulté des gains de productivité et une amélioration de la qualité.

La quantité de dioxyde de soufre, dont l’essentiel se forme pendant les combustions, dépend principalement de la teneur en soufre du combustible fossile utilisé. Le coke et le gaz de coke en sont, en tant que combustibles, d’importantes sources. Dans l’atmosphère, le dioxyde de soufre peut réagir avec des radicaux oxygène et de la vapeur d’eau pour former un aérosol d’acide sulfurique qui, en se combinant à l’ammoniac, peut donner un aérosol de sulfate d’ammonium. Les effets sur la santé des oxydes de soufre sont dus à la fois au dioxyde proprement dit et à sa tendance à former de tels aérosols inhalables. Le dioxyde de soufre peut en outre être adsorbé sur des particules dont la plupart sont suffisamment fines pour pénétrer dans les voies respiratoires. La réduction des expositions potentiellement dangereuses passe dès lors non seulement par le recours à des combustibles contenant moins de soufre, mais aussi par la diminution de la concentration en particules. En supprimant les besoins en coke, l’usage accru des fours à arc a fait baisser les émissions d’oxydes de soufre, mais a reporté ainsi sur les centrales électriques la charge de lutter contre cette pollution. La désulfuration du gaz de four à coke est réalisée par extraction avant la combustion des composés soufrés réduits, en particulier du sulfure d’hydrogène.

Comme les oxydes de soufre, les oxydes d’azote, essentiellement le monoxyde et le dioxyde, sont le fruit des processus de combus-tion. Sous l’effet du rayonnement ultraviolet, ils réagissent avec l’oxygène et les composés organiques volatils pour former de l’ozone. Ils se combinent aussi à l’eau pour donner de l’acide nitrique qui, à son tour, entre en réaction avec l’ammoniac pour produire du nitrate d’ammonium. Ils sont donc susceptibles de former des aérosols inhalables qui peuvent être éliminés de l’atmosphère par déposition humide ou sèche.

Les matières particulaires, forme la plus visible de la pollution, sont un mélange complexe et variable de matières organiques et inorganiques. Elles peuvent provenir des tas de minerai de fer, de charbon ou de chaux, ou encore à l’occasion d’opérations de chargement ou de transport. Les blocs de matériaux génèrent des poussières par abrasion entre eux ou broyage sous les roues des véhicules. Les processus d’agglomération et de fabrication de la fonte et de l’acier entraînent le dégagement de fines particules quand le fer en fusion entre en contact avec l’air, ce qui provoque la formation d’oxyde de fer. Les fours à coke, de leur côté, produisent du poussier et des émissions de goudron. Les effets potentiels sur la santé dépendent de la concentration des particules dans la plage respirable, de leur composition chimique, ainsi que de la durée et de l’intensité de l’exposition.

On a réussi à réduire considérablement les niveaux de pollution par les particules. Ainsi, en employant des filtres électrostatiques pour épurer les rejets gazeux secs, une aciérie allemande a ramené le niveau des poussières émises de 9,3 kg par tonne (kg/t) d’acier brut en 1960 à 5,3 kg/t en 1975, et à un peu moins de 1 kg/t en 1990, au prix il est vrai d’une nette augmentation de la consommation d’énergie. D’autres méthodes de lutte contre la pollution particulaire font appel à l’utilisation de dépoussiéreurs par voie humide, de chambres à filtres et de cyclones (dont l’efficacité se limite aux particules de grandes dimensions).

Les métaux comme le cadmium, le plomb, le zinc, le mercure, le manganèse, le nickel et le chrome peuvent être émis par les fours sous forme de poussières, de fumées ou de vapeurs, ou encore d’adsorbats sur les particules. Leurs effets sur la santé, décrits au chapitre no 63, «Les métaux: propriétés chimiques et toxicité», de la présente Encyclopédie , dépendent du niveau et de la durée de l’exposition.

Les émissions organiques provenant de l’élaboration de l’acier brut peuvent comprendre du benzène, du toluène, du xylène, des solvants, des hydrocarbures aromatiques polycycliques, des dioxines et des phénols. Selon leur provenance et leur précédente utilisation (par exemple, peinture ou autre procédé de revêtement, métaux ou lubrifiants), les ferrailles employées comme matière première peuvent contenir plusieurs de ces substances. Certains de ces polluants organiques échappent aux systèmes conventionnels d’épuration des gaz.

On a signalé ces dernières années des cas où des matières radio-actives étaient accidentellement présentes dans des ferrailles destinées à la fabrication d’acier. Leur devenir au cours de l’élaboration de l’acier dépend des propriétés physico-chimiques des nucléides rencontrés (températures de fusion et d’ébullition, affinité avec l’oxygène, par exemple). Elles peuvent se trouver en quantité suffisante pour contaminer les produits finis, les sous-produits et divers types de déchets, ce qui nécessite une évacuation et un nettoyage onéreux. Il existe aussi un risque potentiel de contamination des matériels de l’aciérie et donc d’exposition potentielle des travailleurs. De nombreuses aciéries ont installé des détecteurs de rayonnement auxquels ils soumettent toutes les ferrailles de provenance extérieure à l’usine.

Bien qu’aux niveaux atmosphériques habituels le dioxyde de carbone soit totalement inoffensif pour la santé humaine et les écosystèmes, il est important par sa contribution à l’effet de serre lié au réchauffement de la planète. La sidérurgie en génère de grandes quantités, plus du fait de l’utilisation du carbone pour la réduction du minerai de fer que de son emploi comme source d’énergie. En 1990, la mise en œuvre de mesures visant à réduire la part du coke dans les hauts-fourneaux, à récupérer la chaleur et à économiser l’énergie avait permis de ramener les émissions de dioxyde de carbone à 47% de leurs niveaux de 1960.

L’ozone, qui est l’un des principaux constituants du smog atmosphérique à proximité de la surface de la terre, est un polluant secondaire qui se forme dans l’air par réaction photochimique du rayonnement solaire avec les oxydes d’azote, facilitée à un degré variable, selon leur structure et leur réactivité, par divers composés organiques volatils. Les principaux précurseurs de l’ozone proviennent des gaz d’échappement des véhicules à moteur, mais certains sont aussi générés par les usines sidérurgiques et d’autres industries. Selon les conditions atmosphériques et topographiques, l’ozone peut se former très loin de ces sources.

Les aciéries rejettent de grandes quantités d’eau dans les lacs, les fleuves et les rivières, sans compter celles qui le sont sous forme de vapeur après extinction du coke ou refroidissement de l’acier. Les eaux usées stockées dans des bassins de rétention non étanches ou présentant des fuites peuvent s’infiltrer dans le sol et contaminer les nappes phréatiques et les eaux souterraines locales. Une telle contamination risque également de se produire du fait de la lixiviation par les eaux de pluie ruisselant à travers les tas de matières premières ou les accumulations de déchets solides. Au nombre de ces polluants figurent des matières en suspension, des métaux lourds, des huiles et des graisses. Le réchauffement des eaux naturelles dû au rejet d’eaux de procédés à haute température (70% de l’eau utilisée dans les procédés de fabrication d’une aciérie sert au refroidissement) peut affecter les écosystèmes aquatiques. Il est donc primordial de mettre en œuvre des moyens techniques appropriés pour refroidir ces effluents avant de les rejeter.

Les matières en suspension forment la majeure partie des polluants hydriques rejetés pendant la production de l’acier. Elles se composent principalement d’oxydes de fer provenant de la calamine, mais peuvent également contenir du charbon, des boues activées, des hydroxydes métalliques et d’autres matières. La plupart ne sont pas toxiques dans un environnement aquatique à des niveaux normaux de rejet; leur présence à des concentrations plus élevées peut cependant entraîner une altération de la couleur des cours d’eau, un appauvrissement en oxygène et un envasement.

Les eaux utilisées dans l’élaboration du fer peuvent avoir des teneurs élevées en zinc et en manganèse, tandis que les effluents du laminage et du finissage peuvent contenir du zinc, du cadmium, de l’aluminium, du cuivre et du chrome. Ces métaux sont présents à l’état naturel dans le milieu aquatique. Si leurs concentrations ne dépassent pas les niveaux habituels, on peut craindre néanmoins des répercussions sur la santé humaine et les écosystèmes. Ces préoccupations sont d’autant plus justifiées que, contrairement à de nombreux polluants organiques, ces métaux lourds ne subissent pas de dégradation biologique aboutissant à des produits ultimes inoffensifs, mais s’accumulent dans les sédiments et dans les tissus des poissons et autres organismes aquatiques. De plus, en se combinant à d’autres polluants (ammoniac, composés organiques, huiles, cyanures, alcalis, solvants, acides), ils peuvent devenir plus toxiques.

On peut trouver des huiles et des graisses dans les eaux usées à la fois sous forme soluble et insoluble. La plupart des huiles lourdes étant insolubles, il est relativement facile de les éliminer. Elles émulsionnent cependant au contact de détergents ou d’alcalis ou en cas d’agitation. Les huiles en émulsion font traditionnellement partie du laminage. Si on excepte l’altération de la couleur des eaux de surface, la plupart des composés aliphatiques huileux sont sans danger en petites quantités. Les composés gras aromatiques monohydriques peuvent cependant être toxiques. De plus, certains composants des huiles peuvent contenir des toxiques comme les biphényles polychlorés, le plomb ou d’autres métaux lourds. En plus du problème de la toxicité, la demande chimique et biologique en oxygène des huiles et autres composés organiques risque d’appauvrir la teneur de l’eau en oxygène et d’affecter ainsi la faune et la flore aquatiques.

La plus grande partie des déchets solides produits dans la fabrication de l’acier sont réutilisables. La cokéfaction, par exemple, s’accompagne de la formation de dérivés du charbon très appréciés comme matières premières par l’industrie chimique. Plusieurs sous-produits (comme le poussier de coke) sont réinjectés dans le processus de production. Le laitier qui résulte de la combinaison des impuretés présentes dans le charbon et le minerai de fer avec la castine employée comme fondant a de nombreux usages: matériau de comblement pour des projets d’assèchement, construction de routes, matière première pour les usines d’agglomération alimentant les hauts-fourneaux. L’acier, quels que soient sa qualité, ses dimensions, son usage et sa durée de service, est intégralement et perpétuellement recyclable sans dégradation de ses caractéristiques mécaniques, physiques ou métallurgiques. Le taux de recyclage est estimé à 90%. Le tableau 73.2 donne une vue d’ensemble du taux de recyclage des déchets auquel est parvenue la sidérurgie japonaise.

Les économies d’énergie sont souhaitables non seulement pour des raisons économiques, mais aussi pour réduire la pollution au niveau des installations de production d’énergie comme les centrales électriques. La quantité d’énergie consommée dans la production d’acier dépend fortement du procédé employé et des parts relatives de ferraille et de minerai de fer mises en œuvre. En 1988, l’intensité énergétique des aciéries alimentées en ferraille s’élevait en moyenne à 21,1 gigajoules par tonne (GJ/t) aux Etats-Unis, tandis que les aciéries japonaises en consommaient près de 25% de moins. Une aciérie modèle, fonctionnant à partir de ferrailles, telle qu’elle a été définie par l’Institut international du fer et de l’acier (International Iron and Steel Institute (IISI)), ne demande que 10,1 GJ/t (IISI, 1992).

L’augmentation des coûts de l’énergie a stimulé la mise au point de technologies moins gourmandes en énergie et en matières premières. Les gaz faiblement énergétiques, comme les sous-produits dégagés par les hauts-fourneaux et les fours à coke, sont récupérés, épurés et utilisés comme combustibles. La consommation de coke et de combustible d’appoint par la sidérurgie allemande, qui était en moyenne de 830 kg par tonne (kg/t) en 1960, a été ramenée à 510 kg/t en 1990. Au Japon, sa part dans la consommation globale d’énergie est tombée de 20,5% en 1973 à environ 7% en 1988. Aux Etats-Unis, les entreprises sidérurgiques ont massivement investi dans les économies d’énergie; elles ont réduit leur consommation d’énergie de 45% en moyenne depuis 1975 grâce à une modification des procédés, à la mise en œuvre de nouvelles technologies et aux restructurations. Les émissions de dioxyde de carbone ont diminué dans la même proportion.

Les gouvernements, les organisations professionnelles et les divers secteurs de l’industrie ont traditionnellement choisi d’aborder les défis que pose la protection de l’environnement sous des angles spécifiques, traitant par exemple séparément les questions de pollution de l’air, de l’eau et de l’évacuation des déchets. Si cette méthode s’est avérée utile, elle a parfois déplacé la difficulté d’un milieu à un autre, comme dans le cas des coûteux traitements des eaux usées qui posent le problème de l’évacuation des boues de traitement lorsqu’elles peuvent causer une grave pollution des eaux souterraines.

Ces dernières années, cependant, l’industrie mondiale de l’acier a décidé de relever ce défi par le biais d’un programme de lutte intégrée contre la pollution qui a donné lui-même naissance au programme de gestion totale des risques pour l’environnement, lequel prend simultanément en compte tous les impacts et s’attaque systématiquement aux domaines prioritaires. Tout aussi important a été le recentrage sur la prévention plutôt que sur les remèdes, qu’il s’agisse du choix du site d’implantation, de sa préparation, de son aménagement, des installations de l’usine, de la définition des responsabilités de la gestion au jour le jour ou de l’affectation d’un personnel et de ressources financières suffisants pour veiller au respect de la réglementation en matière d’environnement et faire rapport aux autorités compétentes.

Le Centre de l’industrie et de l’environnement, créé en 1975 par le Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE), vise à encourager la coopération entre les industries et les gouvernements pour promouvoir un développement industriel compatible avec le respect de l’environnement. Il a pour objectifs:

•   d’encourager l’intégration de critères environnementaux dans les plans de développement industriel;
•   de faciliter la mise en œuvre de principes et de procédures favorisant la protection de l’environnement;
•   de promouvoir l’emploi de techniques sûres et propres;
•   de stimuler l’échange d’informations et d’expériences dans le monde entier.

Le PNUE travaille en étroite coopération avec l’IISI, première institution industrielle internationale s’occupant d’un seul secteur d’activité. Les membres de l’IISI sont des sociétés sidérurgiques à capitaux publics ou privés, des associations régionales et nationales de la sidérurgie, des associations diverses et des instituts de recherche de 51 pays qui, ensemble, représentent plus de 70% de la production mondiale d’acier. L’IISI, souvent de concert avec le PNUE, publie des déclarations de principe et de politique de l’environnement ainsi que des rapports techniques, comme celui qui a servi de base au présent article (PNUE et IISI, 1997). Ensemble, ils œuvrent pour étudier les facteurs économiques, sociaux et moraux, ainsi que les éléments liés au personnel, à la gestion et à la technologie qui influent sur les principes, les politiques et les règlements relatifs à l’environnement.

  Source : Adapté du rapport technique du Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE) et de l'Institut international du fer et de l'acier (International Iron and Steel Institute (IISI) (PNUE/IISI, 1997) et d'un article non publié de Jerry Spiegel.