Recyclage du phosphore
Gestion durable des matières premières grâce au recyclage du phosphore
Le phosphore est un élément vital. Il est l’un des principaux minéraux qui composent les cellules et les os, au même titre que l’azote et le potassium. De plus, l’ADN humain, porteur des informations génétiques, est également constitué d’acide phosphorique. La croissance des plantes dépend aussi de cet élément. Un hectare de blé, par exemple, nécessite 60 kg de phosphore par saison. Le phosphore représente donc un composant majeur de tous les engrais agricoles. Les stations d’épuration et les entreprises de valorisation des déchets d’abattoirs et des cadavres d’animaux produisent de grandes quantités de résidus très riches en phosphore. Or, dans la gestion actuelle des déchets, ce nutriment n’est pas récupéré. Or, jusqu’à présent, ce nutriment n’était pas récupéré dans le processus de gestion des déchets.
À la suite de la révision de la loi sur la protection de l’environnement (LPE ; RS 814.01) et de l’ordonnance sur les déchets (OLED ; RS 814.600), le phosphore contenu dans les boues d’épuration ainsi que dans les farines animales et les poudres d’os devra être récupéré et faire l’objet d’une valorisation matière, par exemple sous forme d’engrais. Ainsi, le secteur de l’agriculture sera à même de couvrir ses besoins avec une ressource indigène, sans qu’il soit nécessaire d’importer des engrais minéraux d’origine critiquable et contenant des métaux lourds nocifs. Cette valorisation permet en outre de boucler un cycle de matières primordial et de ménager les réserves primaires de phosphates.
En 2018, l’Office fédéral de l’environnement (OFEV) a lancé SwissPhosphor afin de créer, dans le cadre d’un processus participatif impliquant l’ensemble des acteurs concernés, les bases décisionnelles pour le recyclage du phosphore en Suisse.
Réserves mondiales de phosphore
Dans la nature, le phosphore (P) existe presque exclusivement sous forme liée, à savoir de phosphate (P2O5). Ce dernier est extrait de roches phosphatées (minerais phosphatés), qui se sont principalement formées à partir de sédiments marins. Accessoirement, on trouve aussi des minerais phosphatés dans des roches magmatiques. Si la disponibilité des gisements de minerais phosphatés est assurée à moyen terme, ceux-ci se concentrent dans quelques régions caractérisées par leur instabilité géopolitique (p. ex. Maroc, Chine et Russie). Selon les régions, l’extraction des phosphates a également des effets négatifs graves pour l’être humain et l’environnement.
Le vaste gisement de phosphate en Norvège, découverte record relayée dernièrement par bon nombre de médias, est connu depuis 2018. Une grande partie de ce gisement étant située très loin dans le sol, il n’a pas encore été possible d’estimer le volume et la teneur en matières valorisables. Ainsi, il n’est pas encore certain qu’il soit exploitable à des fins économiques ni, le cas échéant, à quel horizon temporel.
Malgré cette découverte, le phosphore reste une ressource limitée qu’il faut conserver le plus longtemps possible dans le cycle des matières. C’est pourquoi la Suisse n’entend pas revenir sur sa décision de recycler systématiquement le phosphore.
Consommation de phosphore en Suisse
Chaque année, la Suisse importe 14 600 t nettes de phosphore via les engrais minéraux (4200 t), les aliments pour animaux (6200 t), les denrées alimentaires (2600 t) et les produits chimiques (1600 t). Comme il n’existe pas de réserves primaires de phosphore (minerais phosphatés) en Suisse, seules les importations permettent de couvrir les besoins en phosphore, notamment en engrais phosphorés. Or cette dépendance est problématique. L’épandage direct, à des fins de fertilisation, de boues d’épuration contenant du phosphore est interdit dans l’agriculture depuis 2006. Cette règle empêche les polluants de contaminer le sol, mais elle casse le cycle du phosphore dans l’agriculture.
En outre, les valeurs limites strictes pour le cadmium exacerbent la dépendance aux importations. Si les gisements de minerais phosphatés d’origine sédimentaire ont une concentration de phosphate plus élevée que ceux d’origine magmatique, ils affichent également une teneur accrue en polluants tels que le cadmium et l’uranium. La Suisse a fixé des valeurs limites très strictes s’agissant des concentrations de métaux lourds dans les engrais minéraux et s’approvisionne donc principalement en minerais phosphatés d’origine magmatique qui contiennent peu de cadmium. En conséquence, elle ne peut acquérir du phosphore à des fins de production d’engrais qu’auprès de quelques mines seulement. Aussi la Suisse importait-elle jusqu’à présent beaucoup d’engrais minéraux phosphorés de Russie. Cependant, la guerre en Ukraine a changé la donne, soulignant encore une fois à quel point il est essentiel et actuel pour la Suisse de devenir moins dépendante du phosphore importé.
Récupération du phosphore : fermeture d’un cycle de matières essentiel
Pas de phosphore, pas de vie. En effet, tant les êtres humains que les animaux et les plantes ont besoin de phosphore, indispensable à leur croissance et à leur métabolisme énergétique. La limite planétaire déterminée pour le cycle du phosphore est largement dépassée, et ce cycle n’est actuellement pas fermé en Suisse. Autrefois, les boues d’épuration étaient utilisées comme engrais dans l’agriculture, permettant ainsi de réintroduire le phosphore dans le cycle des matières. Or l’épandage direct de ces boues n’était pas sans risques. Il est ainsi interdit depuis 2006, aussi en raison de la crise de la vache folle. Désormais, ces boues doivent être incinérées (traitement thermique). Pour son utilisation dans l’agriculture, le phosphore est aujourd’hui extrait sous forme de phosphates, transformé en engrais, importé et épandu dans les champs suisses. De là, ce nutriment est absorbé par des plantes, qui servent à leur tour d’aliments pour animaux et de denrées alimentaires pour les êtres humains. Le phosphore pénètre dans le corps humain via les denrées alimentaires végétales et animales consommées et est évacué via les excréments dans les eaux usées avant de terminer sa course principalement dans les boues d’épuration. Enfin, ces dernières sont incinérées, et le phosphore qu’elles contiennent finit donc soit sous forme de cendres de boues d’épuration ou de mâchefers dans les décharges, soit dans les cimenteries, où les boues d’épuration, les farines animales et les poudres d’os servent de combustibles de substitution.
La fermeture du cycle du phosphore permet d’exploiter les matières premières efficacement et le plus longtemps possible. Le recyclage du phosphore et la fermeture de son cycle valent assurément la peine sur les plans écologique et économique afin de préserver les ressources naturelles et de renforcer l’indépendance de la Suisse vis-à-vis des importations. En 2016, le Conseil fédéral a donc introduit une obligation de récupération dans l’ordonnance sur les déchets (OLED ; RS 814.600). Dans le cadre de l’initiative parlementaire 20.433 « Développer l’économie circulaire en Suisse », le Parlement a adapté la loi sur la protection de l’environnement (RS 814.01). Les modifications relatives à la récupération du phosphore sont entrées en vigueur le 1er janvier 2025.
Bases légales applicables à la récupération du phosphore
La loi sur la protection de l’environnement (LPE ; RS 814.01), la loi fédérale sur la protection des eaux (RS 814.20) et l’ordonnance sur les déchets (OLED ; RS 814.600) sont les bases légales qui encadrent la gestion des déchets respectueuse de l’environnement en Suisse. Ainsi, la récupération du phosphore est réglée en particulier dans l’art. 30d LPE (al. 2, let. c, et al. 4 à 6).
Une valorisation matière est prescrite pour le phosphore contenu dans les boues d’épuration des stations centrales d’épuration des eaux ainsi que dans les farines animales et les poudres d’os si celles-ci ne sont pas utilisées comme fourrage ou comme engrais. Le phosphore récupéré doit servir à la fabrication de produits commercialisables tels que de l’engrais ou de l’acide phosphorique.
Sur la base des besoins en engrais minéraux, le Conseil fédéral fixe la quantité de phosphore qui doit être réintroduite dans le cycle économique. Pour les boues d’épuration, une récupération partielle suffit, tandis que pour les farines animales et les poudres d’os, l’intégralité du phosphore doit être récupéré. Les polluants présents doivent être éliminés selon l’état de la technique.
Entre 2024 et 2025, l’OLED a été révisée puis adaptée sur la base des avis des acteurs concernés, recueillis dans le cadre d’une consultation. Les nouvelles dispositions ont créé un cadre contraignant qui devrait permettre la mise en place de deux à trois installations de récupération du phosphore en Suisse dans les prochaines années.
Le Conseil fédéral concrétise la mise en œuvre dans l’OLED (art. 15, 15a à 15c, et 51). Il est prescrit qu’au moins 16 kg de phosphore par tonne de matière sèche de boues d’épuration doivent être récupérés. Les dispositions révisées s’appliquent également aux boues d’épuration, farines animales et poudres d’os importées. Les entreprises remettant des déchets riches en phosphore doivent fournir la preuve du respect des prescriptions à l’autorité cantonale compétente. Les capacités des installations de récupération du phosphore doivent être entièrement exploitées dès à présent. Si ces conditions sont remplies, les boues d’épuration peuvent faire l’objet d’une valorisation matière et énergie ou d’une valorisation énergie sans récupération du phosphore. Si ces prescriptions ne peuvent être respectées en raison d’un manque de capacités de traitement, le canton peut autoriser une valorisation sans récupération de phosphore.
D’ici au 1er janvier 2028, les cantons doivent adapter leurs plans de gestion des déchets et leurs plans d’élimination des boues d’épuration. À l’expiration de ce délai, ils devront mettre en œuvre l’obligation de présenter une planification de la récupération du phosphore. Ils rapportent chaque année à l’Office fédéral de l’environnement la quantité de phosphore récupérée ainsi que la quantité de déchets riches en phosphore qui ont fait l’objet d’une valorisation sans récupération de phosphore.
Possibilités de récupération du phosphore
La récupération du phosphore contenu dans les eaux usées, les boues d’épuration ou les cendres résultant du traitement thermique de ces boues ainsi que dans les farines animales et les poudres d’os constitue un nouveau secteur technologique. Ces dernières années, plusieurs technologies ont été développées puis testées et optimisées dans des centres d’essais et dans le cadre de projets pilotes. Elles reposent sur des principes différents et se distinguent par leur approche de départ. Dans les procédés décentralisés, le phosphore est extrait directement des eaux usées et des boues d’épuration dans les stations d’épuration des eaux usées (STEP). Les procédés centralisés, eux, entrent en jeu principalement une fois les boues d’épuration incinérées (cendres de boues d’épuration) et ne dépendent ni de l’exploitation ni de l’emplacement des STEP.
État actuel de développement de la technique
L’éventail des procédés envisageables et suffisamment développés s’est drastiquement réduit au cours des dernières années. Les procédés de récupération du phosphore qui s’attaquent aux cendres des boues d’épuration, notamment, semblent s’imposer. La préférence est donnée à l’extraction et à la minéralisation chimiques par voie humide des cendres de boues d’épuration, qui permettent un taux de récupération élevé ainsi que le respect des valeurs limites applicables aux engrais de recyclage minéraux, lors de leur production. En Suisse, trois procédés sont actuellement à l’étude : Phos4Life, REALphos et ZAB. Les approches décentralisées ne joueront probablement pas un rôle crucial dans la récupération du phosphore, notamment parce qu’elles présentent un faible taux de récupération. En effet, les STEP qui disposent d’un système fonctionnel d’élimination biologique du phosphore peuvent prétendre au mieux à un taux de récupération de 50 %.
Installations prévues de récupération du phosphore
Phos4Life (Emmenspitz, canton de Soleure)
Il est prévu d’aménager sur le site de l’usine d’incinération des ordures ménagères KEBAG et de l’association « Zweckverband der Abwasserregion Solothurn-Emme » (ZASE), à Zuchwil (canton de Soleure), une installation d’envergure utilisant le procédé Phos4Life (P4L). Les partenaires du projet sont la fondation « Stiftung Zentrum für nachhaltige Abfall- und Ressourcennuzung », les installations d’incinération de boues acr (canton du Tessin), ERZ (canton de Zurich), Epura (canton de Vaud), erzo (canton d’Argovie), REAL (canton de Lucerne), saidef (canton de Fribourg), les Services industriels de Genève (canton de Genève) et ZASE (canton de Soleure). Des cendres de boues d’épuration, l’installation extrait, par voie chimique humide, un acide phosphorique technique de haute qualité, qui peut être directement commercialisé dans l’industrie chimique et technique tant en Suisse qu’en Europe. De plus, l’acide phosphorique technique peut servir à la fabrication d’engrais peu polluants, comme le TSP46, en Suisse. D’après le projet actuel, cette installation permettra de récupérer environ 2200 t de phosphore par an. Les travaux de construction devraient démarrer à la mi-2027 pour une mise en service en 2030.
Phosphor26 (Oftringen, canton d’Argovie)
Dans le cadre du projet « Phosphor26 », il est prévu de construire sur le site de l’association « Entsorgung Region Zofingen » (erzo), à Oftringen (AG) et avec le concours de l’entreprise Holcim, une installation de séchage des boues d’épuration ainsi qu’une installation d’envergure utilisant le procédé REALphos. Les partenaires du projet sont erzo (AG), l’installation d’incinération de boues REAL (canton de Lucerne) et Holcim. Le procédé REALphos de blanchiment des cendres consiste à produire un acide phosphorique fertilisant au moyen d’une méthode d’extraction chimique par voie humide à partir des cendres de boues d’épuration. L’association ZAB, à Bazenheid, doit ensuite transformer cet acide phosphorique fertilisant en engrais phosphoré. D’après le projet actuel, l’installation prévue permettra de récupérer environ 1300 t de phosphore par an. La décision d’investissement lancera le début des travaux, pour une mise en service environ trois ans et demi plus tard.
ZAB (Bazenheid, canton de Saint-Gall)
L’association « Zweckverband Abfallverwertung Bazenheid » (ZAB) prévoit de réaliser, sur le site de Bazenheid (canton de Saint-Gall) une installation d’envergure fonctionnant avec le procédé ZAB. Les partenaires du projet sont les associations « Klärschlamm-Interessengemeinschaft Ost », « Abwasserverband Altenrhein » et ZAB ainsi que les entreprises Landi Aachtal (Obstverwertung Oberaach, canton de Thurgovie) et TMF Extraktionswerk (canton d’Argovie). Il est également prévu de créer une société anonyme « P-AG Bazenheid » en qualité de porteur du projet. Grâce à un procédé, fonctionnant avec de l’acide phosphorique, de minéralisation par voie humide des cendres de boues d’épuration, des farines animales et des poudres d’os, l’installation prévue permettra de fabriquer les engrais P30, P38 ou TSP46. Le TSP46 (engrais à base de superphosphate triple contenant 46 % de phosphates) sera vendu et utilisé en Suisse comme engrais ou transformé en un engrais composé. L’acide phosphorique technique produit au moyen du procédé P4L se prêterait à la fabrication de TSP46. Les engrais contenant 30 % ou 38 % de phosphates (P30, P38) sont quant à eux destinés à l’exportation, mais peuvent aussi servir dans l’agriculture suisse. L’acide phosphorique fertilisant résultant du procédé REALphos conviendrait à la fabrication des engrais P30 et P38. D’après le projet actuel, cette installation permettrait de fabriquer chaque année 14 000 t d’engrais TSP46 avec 3000 t de phosphore et 15 000 t d’engrais P30/38 avec 2300 t de phosphore. Les travaux de construction devraient démarrer au printemps 2025 pour une mise en service à l’été 2026.
Produits et marché
Les principaux produits fabriqués à partir du phosphore récupéré sont l’acide phosphorique de différentes qualités ainsi que les engrais P30, P38 ou TSP46. L’acide phosphorique technique peut être utilisé dans l’industrie chimique et technique ou pour la production d’engrais TSP46. L’acide phosphorique fertilisant sert à la fabrication d’engrais P30 ou P38. Tous les engrais mentionnés (P30, P38, TSP46) respectent les exigences légales et peuvent être utilisés dans l’agriculture suisse. Cependant, les engrais P30 et P38 ne répondent pas aux exigences en vigueur du secteur suisse des engrais, raison pour laquelle ils sont actuellement destinés à l’exportation. L’engrais TSP46 y satisfait et peut donc être vendu sur le marché suisse. Si les trois installations prévues, à savoir Phos4Life, Phosphor26 et ZAB, ont les capacités pour récupérer le phosphore à partir de grandes quantités de cendres de boues d’épuration, elles ne sont pas en mesure d’exploiter tout le potentiel de phosphore des boues d’épuration. D’une part, certains partenaires sont impliqués dans plusieurs projets. D’autre part, les modalités et le site de récupération du phosphore ne sont pas encore définis dans de nombreux cantons.
Financement
Les dépenses liées au développement, à la construction et à l’exploitation des installations de récupération du phosphore excèderont probablement les recettes commerciales générées par la vente des produits issus du phosphore recyclé. En fonction du procédé, les coûts non couverts représentent environ 5 francs par personne et par an. En vertu de l’art. 30d, al. 5, de la nouvelle loi sur la protection de l’environnement (RS 814.01), ces coûts d’exploitation et de capital non couverts incombent aux personnes qui sont à l’origine de la production de boues d’épuration.
En pratique, les coûts supplémentaires sont financés par les taxes d’épuration, sur la base de l’ordonnance sur la protection des eaux (RS 814.201). Cette procédure est conforme au principe de causalité, s’appuie sur des processus d’exécution bien établis et peut être mise en œuvre sans délai. D’après l’état actuel des connaissances, les hausses des taxes d’épuration des eaux nécessaires pour couvrir les coûts supplémentaires seraient inférieures à 10 % et, partant, nettement en dessous des différences existantes entre les taxes des différentes stations centrales d'épuration et communes.
Coup d’œil à l’étranger
En Allemagne, l’ordonnance sur les boues d’épuration, entrée en vigueur en 2017, oblige à partir de 2029 les STEP d’une capacité d’au moins 100 000 équivalents-habitants et, à partir de 2032, les STEP plus petites à récupérer le phosphore contenu dans les boues d’épuration. Ces STEP n’auront également plus le droit de valoriser des boues d’épuration en vue d’une utilisation dans l’agriculture ou l’aménagement du paysage. Depuis son entrée en vigueur en 2022, le règlement européen sur les fertilisants couvre également les engrais phosphatés issus des cendres de boues d’épuration et des boues digérées.
En promulguant l’ordonnance sur l’incinération des déchets de 2024 (Abfallverbrennungsverordnung 2024, BGBl. II no 118/2024, § 20), l’Autriche devient, à compter du 1er janvier 2033, le troisième pays européen à s’engager à recycler le phosphore. Les stations d’épuration des eaux usées (STEP) d’une capacité de 20 000 équivalents-habitants seront tenues, dès 2033, d’incinérer les boues d’épuration et de récupérer au moins 80 % du phosphore contenu dans les cendres d’incinération ou d’utiliser la totalité des cendres pour produire un engrais conforme à la législation autrichienne sur les engrais. Si le phosphore est récupéré directement sur le site de la STEP, il faudra en récupérer au moins 60 % par rapport à la quantité de phosphore présente dans les eaux usées entrantes.
Informations complémentaires
Table des matières
SwissPhosphor
FAQ – Recyclage du phosphore
L’ordonnance sur les déchets (OLED ; RS 814.600) révisée ne fixe plus de délai pour la récupération du phosphore. Dès l’instant où une installation de récupération du phosphore est en service, ses capacités doivent être exploitées jusqu’à ce que les taux de récupération soient atteints, ce qui correspond à 16 kg de phosphore par tonne de matière sèche de boues d’épuration ou à la récupération complète du phosphore contenu dans les farines animales et les poudres d’os. Pour les boues d’épuration, le taux à atteindre correspond au traitement d’environ 60 % des boues du pays. La quantité restante peut continuer d’être utilisée comme combustible.