Enjeux écotoxicologiques, socio-économiques et environnementaux des Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques (DEEE)

ETUDES ECOTOXICOLOGIQUES DES DEEE

 Les déchets constituent souvent des mélanges hétérogènes dont la composition varie selon l’époque et le lieu de production. Le périmètre de collecte permet de distinguer les origines municipale, industrielle et agricole. Les déchets sont le reflet de nos modes de consommation dépendant du contexte socio-économique de chaque pays. Selon les aspirations et les perceptions des individus, la terminologie du déchet peut varier. Du point de vue économique, le déchet est un résidu de production et de consommation sans valeur d’usage (Sachs, 1993). Toutefois, cette définition est relative du fait que l’utilité d’un résidu dépend des besoins de son détenteur. Des équipements électriques et électroniques hors d’usage dans les pays développés sont fortement convoités dans les pays pauvres. Cet état de fait pose un problème d’identification du déchet et un flou dans sa définition sous un angle socio-économique et même juridique que d’aucuns utilisent pour se disculper de l’obligation d’une bonne gestion (Gueye, 2004). Le résultat de ces insuffisances est la défaillance des systèmes de contrôle des importations massives d’équipements en fin de vie dans le pays en voie de développement. Au plan écologique, nous percevons comme déchet toute substance, ou matériau rejeté constituant un polluant potentiel et pouvant provoquer des dommages à l’environnement et à la santé humaine. Ainsi, de façon plus habituelle, on distingue :  les déchets biodégradables pouvant se décomposer sous l’influence de microorganisme ;  et les déchets non biodégradables caractérisés par une résistance au processus naturel de décomposition. Dans le cadre de ce travail, nous considérons la définition du Code de l’Environnement du Sénégal qui caractérise le déchet comme toute substance solide, liquide, gazeuse, ou résidu d’un processus de production ou de transformation ou d’utilisation et toute autre substance destinée à être éliminée ou devant être éliminée en vertu des lois en vigueur (Code de l’environnement du Sénégal, 2001). Cette définition met chaque acteur face à ses responsabilités dans le processus de prise en charge des déchets, particulièrement des déchets dangereux comme les DEEE. Thèse unique de Doctorat en Sciences de l’Environnement présentée par M. DIENG Diomaye 39 En effet, la gestion des DEEE mobilise beaucoup d’acteurs qui font de la réutilisation et du remploi pour remédier au recyclage. Pour répondre à un objectif de durabilité, la gestion des déchets, notamment de la fraction dangereuse, doit obéir à certaines normes environnementales et sanitaires ; on parlera dans ce cas d’une Gestion Ecologiquement Rationnelle (GER). Ce modèle de gestion préconise une meilleure articulation du processus basé sur la mise en place de filières permettant de développer des suites d’actions, des formalités et des emplois à réaliser, afin d’arriver à une meilleure gestion des déchets. La législation européenne relative à la politique en termes de prévention et de gestion des déchets impose une hiérarchie qui va de l’option la plus écologique à la moins écologique. A cet effet, la prévention est le principe le plus encouragé du fait qu’elle réduit la production des déchets à la source par le biais d’une consommation responsable et d’un changement de comportements des populations (Directive 2002/96/CE, 2003). En plus des décideurs, les acteurs interpellés à ce niveau sont les ménages et les utilisateurs professionnels qui assurent principalement le premier usage du matériel. Lorsque les déchets sont produits, la réutilisation est considérée comme l’optimum dans la chaine de gestion. Elle repose sur l’utilisation du déchet ou d’une matière pour un usage différent de celui de son premier emploi (Marc et al., 2010). Selon la même source, le réemploi apparaît ainsi comme un nouvel emploi d’un objet ou d’une matière pour un usage analogue à celui de sa première utilisation. Le réemploi ne doit pas être vu comme l’utilisation d’un déchet, mais comme une seconde vie aux nombreux avantages : une économie sociale et solidaire, une optimisation de la durée de vie du matériel et un moyen de lutte contre la fracture numérique. La complexité des dits déchets résulte des multitudes d’éléments entrant en jeu lors de la conception des équipements électriques et électroniques. Le téléphone portable, par exemple, renferme plus de la moitié des éléments du tableau périodique de Mendeleïev. Selon une étude de Microelectronics and Computer Technology Corporation (MCC) sur la caractérisation des éléments d’un ordinateur de 30 Kg, citée dans le rapport de l’ACRR, des composants divers sont utilisés en des proportions variées.  

Etude sur des métaux contenus dans les DEEE 

Les déchets électroniques contiennent des composants dangereux qui nécessitent des méthodes de traitement et de recyclage spéciales pour éviter la contamination de l’environnement et les effets néfastes sur la santé humaine (Kong et al., 2012). La toxicité des DEEE est due en partie à la présence des métaux lourds et d’autres substances pouvant se former lors du traitement des équipements en fin de vie selon les méthodes adoptées et les équipements où les composants concernés. Huang et al. (2009) ont caractérisé les composants selon les parties des équipements électriques et électroniques. Ils ont montré que le mercure est utilisé dans les relais et les commutateurs, les piles et les lampes; le cadmium dans les batteries, les cartes de circuits imprimés et le plomb dans les batteries, les tubes cathodiques. Ils ont précisé que les cartes de circuits imprimés concentrent des composants divers dont le plomb et l’antimoine, le béryllium, le cadmium et les retardateurs de flamme. Pour mesurer l’enjeu écotoxicologique, une première étape consiste à mener une analyse sur les métaux lourds, entre autres, le mercure, le plomb et le cadmium. Ces éléments métalliques naturels sont caractérisés par une masse volumique (ρ) supérieure à 5 grammes par cm3 . Un métal est une matière, issue le plus souvent d’un minerai, dotée d’un éclat particulier, bon conducteur de chaleur.

Présents dans les DEEE, ces métaux ne peuvent pas être dégradés biologiquement ou chimiquement dans l’environnement. Ils peuvent subir des réactions diverses pouvant conduire à d’autres composés plus toxiques. La combustion des déchets est une source d’émission anthropogénique des métaux lourds. Ces métaux se trouvent dans l’organisme et leur présence en des proportions optimales à l’endroit approprié contribue au développement de certaines fonctions physiologiques et biologiques chez l’homme. Ainsi, un homme moyen de 70 kg contient moins de 10 g de métaux essentiels (Bliefert et Perraud, 2009). Dans un milieu donné, ces métaux peuvent, par inhalation, ingestion ou par voie cutanée, intégrer l’organisme des êtres vivants. Dans ce cas, ils peuvent entrainer une toxicité aigüe ou chronique selon la dangerosité du polluant, le mode de transfert ou de contamination et les sujets cibles. Les métaux lourds peuvent contaminer les plantes à travers les aérosols ou les racines ; le transfert des métaux lourds des sols aux plantes peut être évalué à l’aide du facteur de transfert (f), que Bliefert et Perraud (2009) définissent comme le quotient de la concentration des métaux dans les plantes (Cp) sur la concentration des métaux dans le sol (Cs) ; les deux concentrations étant relatives à la matière sèche. 

Le Plomb (Pb) 

Les principales sources d’émissions de plomb étaient les secteurs du transport (à travers le carburant contenant du plomb) et de l’industrie. Selon Bliefert et Perraud (2009), depuis que la vente de carburant au plomb est interdite le 1er janvier 2000, les principales sources   d’émission de plomb sont constituées de l’incinération des déchets, de la métallurgie des métaux ferreux et non-ferreux et de quelques autres procédés industriels. Les premiers effets de la toxicité du plomb commenceraient à 100 ug de plomb par litre de sang chez l’enfant et 150 ug de plomb par litre de sang chez l’adulte et le risque d’intoxication est plus élevé chez les jeunes enfants, plus particulièrement de 1 à 3 ans, car à exposition égale, l’organisme de l’enfant absorbe 50 % du plomb ingéré, tandis que la proportion chez l’adulte est seulement de 5 à 7 % (Gérard, 2001). Selon la même source, une forte plombémie conduit à une maladie appelée saturnisme. Cette maladie attaque les os et les enzymes et conduit à une perte d’appétit, une blancheur de la peau et un affaiblissement des muscles. Dans la ville de Guiyu en chine, l’exposition au plomb a été liée à un retard de puberté chez les filles (Kriste et al., 2013). A Thiaroye, quartier périphérique de Dakar, des pertes en vies humaines ont été notées en 2008 suite à une exposition aux composés du plomb. En effet, dans ce quartier populaire, l’activité de récupération informelle du plomb avait connu un développement croissant durant les années 2007 et 2008. La Direction de l’Environnement et des Etablissements Classés (DEEC), le Centre Antipoison (CAP) du Sénégal et l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) y ont effectué une enquête sur la récupération du plomb des batteries usagées. Selon l’étude, les batteries usagées étaient démantelées et le plomb fondu en vue d’une valorisation matière avec tous les risques d’inhalation des fumées toxiques que cette pratique engendre. De plus, les oxydes de plomb (PbO, PbO2 ou Pb3O4) qui ne faisaient point l’objet d’une récupération étaient rejetés au sol ou enfouis dans des zones dépressionnaires dans le but de limiter les effets potentiels des inondations assez récurrentes dans cette zone. Ainsi, les études épidémiologiques ont confirmé sur le plan sanitaire, la corrélation existant entre ce niveau d’exposition au plomb particulièrement élevé et le décès d’au moins dix-huit (18) enfants dans la zone, entre décembre 2007 et février 2008. Dans cette zone où la norme de 400 ppm a été de loin dépassée par des valeurs surpassant 2000 ppm, sur 47 enfants testés, 37 cas nécessitaient un traitement chélateur urgent, soit 68% (OMS et MEPN, 2008). En plus, un retard de croissance a été remarqué pour certains cas contaminés. Le système nerveux est la principale cible de la toxicité du plomb lors du recyclage des déchets électroniques, en particulier pour les enfants. Les résultats d’une étude ont montré un rapport inverse entre le Quotient Intellectuel (QI) et la plombémie (Wang et al., 2012). Xu et  al. (2012) ont rapporté que dans le cordon ombilical des nouveau nés de Guiyu, la teneur moyenne en plomb est de 10,78 g / dL, contre 2,25 mg / dL pour ceux d’une zone témoin. Dans les équipements électriques et électroniques, le plomb se localise au niveau des batteries, des joints de métal, des tubes cathodiques (TC), des piles électriques et les circuits imprimés (ACRR, 2003). Bliefert et Perraud (2009) précisent que dans l’environnement, le plomb est absorbé par les plantes soit par les stomates des feuilles, soit par les racines. Dans tous les deux cas, il empêche la synthèse de la chlorophylle. Ils ajoutent que le plomb peut également se combiner à d’autres éléments comme le soufre (S), l’oxygène (O2), le chlore (Cl) pour former des composés toxiques qui par voie cutanée, par inhalation ou par ingestion peuvent contaminer l’homme. 

Le Cadmium (Cd) 

Le Cadmium est utilisé dans les alliages, les couches protectrices de fer contre la corrosion et dans la fabrication des piles Nickel-Cadmium (Huang et al., 2009).Les accumulateurs Nickel-Cadmium constituent un véritable casse-tête pour les pouvoirs publics. En effet, ces types de composants se retrouvent essentiellement dans les appareils à usage personnel ou ménager et il existe une tendance générale des consommateurs à conserver le matériel hors d’usage, dans l’idée qu’il pourra peut-être resservir. Etant donné que la concentration normale de cadmium dans le sang est de 5 ug/litre, selon l’OMS, une exposition de courte durée à de fortes concentrations de poussières ou de fumées de composés de cadmium est irritante pour les cellules des systèmes respiratoires et gastro-intestinaux (Bliefert et Perraud, 2009). Li et al. (2010) ont trouvé du cadmium à des niveaux supérieurs aux normes de l’OMS dans le sang du cordon ombilical de plus de 25% des nouveau-nés dans la région de Guiyu (Chine). Ils montrent que l’accumulation du cadmium se fait dans les reins, car l’unique voie d’élimination est l’urine. Mais à cause des effets conjugués des autres composants, l’effet cancérigène n’est pas déterminé avec certitude. En 1940, une maladie appelée « itai-itai » ou «aie-aie », faisant allusion à la douleur, est apparue chez des sujets évoluant à proximité des usines de fabrication du zinc-cadmium ; leurs squelettes se déformaient et leurs os se brisaient même sous faible effort (Gérard, 2011). Thèse unique de Doctorat en Sciences de l’Environnement présentée par M. DIENG Diomaye 45 Dans les équipements électriques et électroniques, le cadmium se trouve dans les batteries, les émetteurs verts phosphorescents, les boîtiers, les tubes cathodiques (TC), les circuits imprimés (ACRR, 2003). La Directive 2002/95/CE recommandait qu’à partir du 1er juillet 2006, les équipements électriques et électroniques sur le marché européen ne contiennent pas de cadmium. Au Sénégal, à l’instar des pays en développement, une importante quantité des DEEE issus des équipements conçus bien avant l’application de la Directives pollue notre environnement par le biais des métaux lourds. 

Le Mercure (Hg)

 La concentration du mercure dans le sang est en général inférieure à 5 ug/litre ; les risques commenceraient à partir de 10 ou 20 ug/litre, selon les normes OMS (Bliefert et Perraud, 2009). Dans le milieu naturel, ce métal neurotoxique peut subir des réactions métaboliques pour générer d’autres composés toxiques à l’image du méthyle mercure et des composés organomercuriques. Bliefert et Perraud (2009) montrent que les conséquences du mercure sont, entre autres, la restriction du champ visuel, les troubles de la sensibilité, l’ataxie (manque de coordination des gestes), l’altération de la parole, de l’audition et de la marche, les troubles mentaux légers et la perturbation des réactions chimiques que les enzymes catalysent dans le corps; les personnes ayant une forte teneur en mercure dans le sang présentent également des anomalies chromosomiques. L’une des premières tragédies liée à l’exposition au Mercure a été observée dans l’île de Kyutshu au Japon plus précisément à Minamata, en 1956. Cette maladie appelée également hydrargyrisme a fait près de 900 décès de 1949 à 1965 (Miquel G., 2001). En souvenir à cette tragédie, la convention de Minamata sur le mercure dont l’objectif est de protéger la santé humaine et l’environnement contre les émissions anthropiques de mercure et de composés de mercure a été adoptée le 18 janvier 2013 à Genève par 140 Etats. Une fois ratifiée par 50 Etats, elle devrait entrer en vigueur. Cet instrument juridique réglemente aussi les émissions et les rejets de mercure provenant des grandes installations industrielles telles que les centrales à charbon, les chauffe-eaux industriels, les incinérateurs de déchets et les cimenteries. Elle prévoit notamment qu’en 2020, certains produits utilisant du mercure, comme des thermomètres, batteries ou lampes fluorescentes devront disparaître. Même si l’orpaillage et les centrales à charbon sont les deux principales sources mondiales de pollution par le mercure, les DEEE contribuent à l’exposition au mercure. Le Thèse unique de Doctorat en Sciences de l’Environnement présentée par M. DIENG Diomaye 46 mercure est un composant des DEEE qui se localise dans les batteries, les boîtiers et les circuits imprimés (ACRR, 2003). Lors de la conception ou du traitement du matériel en fin de vie, des émissions toxiques peuvent être enregistrées. Le traitement artisanal adopté pour les DEEE peut entrainer une dissémination de ces produits dans l’environnement avec la possibilité de formation d’autres composés toxiques. Au Sénégal, l’utilisation de thermomètres et de lampes à mercure doit nous amener à prendre des dispositions pour éviter l’exposition de la population aux risques du mercure. Dans les activités d’orpaillage artisanal mené dans sa partie orientale, les acteurs utilisent ce métal lourd pour l’extraction de l’or. Ayant ratifié la Convention de Minamata, le 03 mars 2016, le Sénégal entend relever les défis concernant le mercure et les composés de mercure. Il est important de fournir des informations sur les possibilités de gestion et de maîtrise des impacts des métaux lourds contenus dans les DEEE. Le défi de la gestion des DEEE s’étend également aux retardateurs de flammes dont certains présentent des risques avérés pour l’homme et pour l’environnement. I.2) Etude sur les Retardateurs de Flamme (RF) contenus dans les DEEE Les retardateurs de flammes sont des composés organiques incorporés dans les appareils électriques et électroniques pour leur conférer des propriétés ignifuges. Outre la capacité d’arrêter ou de ralentir l’échauffement, la décomposition et l’inflammation, les retardateurs de flamme freinent la propagation des flammes en cas d’incendie. En phase solide, les RF forment un revêtement charbonné, empêchant l’accès de l’oxygène à la zone de pyrolyse et isolant le matériau de la chaleur des flammes. Les retardateurs de flammes peuvent empêcher les réactions radicalaires en phase gazeuse, avec comme conséquence le ralentissement de la réaction de combustion, voire la suppression de l’alimentation en gaz inflammables (Alaee et al., 2003). Les plastiques sont la deuxième composante la plus importante en poids, soit 21% des déchets électroniques (Pant, Joshi, Upreti et Kotnala, 2012). Le PVC est l’un des polymères les plus utilisés souvent comme revêtement isolant des fils et des câbles dans les d’équipements électriques et électroniques. La présence de chlore dans le PVC est un motif de préoccupation, car, lors de la combustion incontrôlée de ces substances, des dioxines et des furannes sont émis (Oyuna et Bengtsson, 2010). Les RF contiennent principalement des halogènes. Toutefois, à cause des propriétés physico- chimiques liées à la stabilité, certains halogènes ne remplissent pas les conditions de bons retardateurs de flamme. Seuls les composés organochlorés et organobromés sont utilisés comme retardateurs de flammes. Mais, avec un piégeage plus efficace et une température de décomposition plus basse, les composés organobromés sont beaucoup plus utilisés que leurs homologues chlorés (Alaee et al., 2003). Cet usage plus fréquent des retardateurs de flamme bromé est lié au fait qu’ils sont plus utilisés dans les plastiques et répondent aux normes de sécurité incendie UL-94 des Etats-Unis d’Amérique (Convention de Bâle, 2001). Dans les équipements électriques et électroniques, les retardateurs de flamme principalement utilisés sont le tétrabromobisphénol A (TBBPA, le décabromodiphényle éther (DBDE), l’hexabromocyclododécane (HBCD).