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PRODUCTION ET IMPORTATION

L'HBCDD, introduit sur le marché mondial dès 1960, est produit sur un seul site en Europe, localisé aux Pays-Bas dont la production totale de cette substance, en 2005, a été évaluée à environ 6 000 tonnes. Deux autres sites de production européens ont arrêté leur production à l'automne 2003 (Aycliffe, Royaume-Uni) et en juin 1997 (en Allemagne) (Commission européenne, 2008).

En 2006, les sites producteurs mondiaux étaient localisés dans les pays suivants (Säll, 2010) :

• Etats-Unis ;
• Pays-Bas ;
• Israël ;
• Chine ;
• Japon.

Cette substance est principalement importée en Europe sous forme de poudre, granules ou mélanges-maîtres20 . Elle peut aussi être importée via des granules de polystyrène expansé ou de polystyrène choc (HIPS) où elle est incorporée. Ces granules sont destinés à la fabrication de produits à usage professionnel ou grand public (Convention de Stockholm sur les polluants organiques persistants, 2010).

PRIX DE L'HBCDD

En 2009, le marché mondial des retardateurs de flamme bromés représentait 1 428 millions de dollar US sachant que l'HBCDD est le troisième retardateur de flamme bromé le plus utilisé et compte pour environ 5 % du marché mondial soit 71 millions de dollars US (Säll, 2010).

[20] Concentrés contenant des ingrédients actifs permettant d'obtenir des bénéfices de performance souhaités spécifiques soit au niveau de la fabrication des produits, soit au niveau des produits finis eux-mêmes.

La demande en retardateurs de flamme était en forte augmentation avant la crise financière de 2007 avec une croissance annuelle estimée à environ 7 %. Cependant, suite au ralentissement de la croissance sur le marché des polymères, les experts ont prévu une croissance annuelle de la demande en retardateurs d'environ 4 % (Posner et al., 2010 cités par Säll, 2010).

PROCEDES DE PRODUCTION DE L'HBCDD

La production d'HBCDD se fait en flux discontinu, par bromuration du cyclododec-15 9-triene, à une température de 20 à 70°C, en présence d'un solvant dans un système fermé. La matière en suspension est ensuite filtrée et le solvant retiré. Le produit est ensuite séché, stocké en silo et enfin emballé. En fonction du fabricant et de la méthode de production utilisée, l'HBCDD « commercial » peut contenir de 70 à 95 % de -HBCD et de 3 à 30 % d' -et -HBCD (Commission européenne, 2008).

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DONNEES ECONOMIQUES

Selon le Bromine Science and Environment Forum (BSEF, 2010), l'HBCDD est produit aux États-Unis, en Europe et en Asie. Les statistiques montrent que l'Europe a, en 2001, consommé 9 500 tonnes soit plus de la moitié des 16 500 tonnes écoulées sur le marché mondial. La demande mondiale en HBCDD a augmenté de 28 % en 2002, passant à 21 447 tonnes, et a encore augmenté de façon marginale en 2003, atteignant 21 951 tonnes (Wania, 2003 cité par Convention de Stockholm sur les polluants organiques persistants, 2010).

La consommation d'HBCDD en Europe (incluant les 27 pays) entre 2003 et 2007 est présentée dans le Tableau 4 ci-après.

Tableau 4. Consommation d'HBCDD en Europe entre 2003 et 2007 (ECHA, 2008a).

SECTEURS D'UTILISATION

L'HBCDD est un additif de type retardateur de flamme ou agent ignifuge utilisé, à l'échelle européenne, principalement (à environ 90 % de l'utilisation européenne) pour les usages suivants (Plastics Europe, 2010a ; Commission européenne, 2008) :

• la mousse de polystyrène extrudé (EXS en anglais et XPS en français), est utilisée pour l'isolation des bâtiments.
• la mousse de polystyrène expansé (EPS en anglais et PSE en français) est utilisée pour l'isolation des bâtiments et dans les emballages.

Les autres applications de l'HBCDD sont (Plastics Europe, 2010a ; Commission européenne, 2008) :

• les tissus d'ameublement (tissus y compris toile à matelas, pour mobilier résidentiel et de bureau, revêtements muraux, tentures et stores, et pour sièges et autres garnitures automobiles),
• le polystyrène choc ou « high-impact polystyrene HIPS21 » qui est utilisé dans les équipements électriques et électroniques et représentant environ 2 % de la production totale européenne d'HBCDD :
  • boîtiers d'appareils audio-visuels,
  • intérieurs de réfrigérateurs,
  • boîtes de dérivation et certains fils et câbles électriques.
• le polystyrène « crystal » c'est-à-dire le polystyrène de base,
• les textiles.

[21] HIPS : Plastique de polystyrène à haute résistance au choc

SECTEUR DES POLYSTYRENES

Les produits finis telles que les mousses citées précédemment contenant de l'HBCDD sont fabriqués à partir de mélanges-maîtres, c'est-à-dire de concentrés constitués d'HBCDD enrobés dans une résine telle que le polystyrène (Commission européenne, 2008).

La principale application de l'HBCDD est l'ignifugation des mousses de polystyrène servant à fabriquer des panneaux isolants et revêtements stratifiés, qui sont largement utilisés depuis les années 1980 dans l'industrie du bâtiment. Ces mousses existent sous forme de polystyrène expansé et de polystyrène extrudé contenant de 0,7 à 3,0 % d'HBCD. Leur fabrication et celle des HIPS font intervenir des processus de polymérisation et d'extrusion au cours desquels l'HBCDD est incorporé en tant qu'additif (ECHA, 2008a).

Dans les pièces en polystyrène choc de certains appareils électriques et électroniques, les taux de concentration en HBCDD sont comprises entre 1 et 7 % (ECHA, 2008a).

Selon le rapport technique de l'Union Européenne (UE), il est apparemment très peu utilisé dans les emballages en polystyrène expansé et ne l'est pas du tout dans ceux destinés aux aliments (ECHA, 2008a).

L'utilisation de l'HBCDD pour l'ensemble du secteur des polystyrènes, en Europe en 2008, est estimée à 10 897 tonnes (Plastics Europe, 2010a).

Selon Sall (2010), les sites de production de mousse de polystyrène expansé (EPS) au niveau européen sont principalement localisés :

• en Allemagne (localisation de 27 % des sites de production européenne d'EPS) ;
• aux Pays-Bas (13 %) ;
• en France (12 %).

A titre d'illustration, précisons :

• qu'au début des années 2000, environ 58 % des mousses de polystyrène expansé fabriquées en Europe contenaient de l'HBCDD (Säll, 2010) ;
• que selon Plastics Europe (2010b) la production européenne de billes de polystyrène expansé serait assurée par un ensemble de sites industriels possédant une capacité de production estimée à 200 kt par an.

Toujours d'après cette même source, les sites européens de production de mousse de polystyrène extrudé (EXS) sont principalement localisés :

• en Allemagne (21 %) ;
• en Italie (16 %) ;
• en Espagne (11 %).

Néanmoins, nos recherches nous ont également permis d'identifier des sites de production d'EXS en France sans pouvoir en calculer l'importance au niveau européen (cf. paragraphe suivant).

En France, il existe actuellement trois sites producteurs de mousse de polystyrène extrudé (DOW, usine de Drusenheim (67), KNAUF-INSULATION, usine d'Artix (64) et URSA, usine de St Avold (57). Ces sites produisent uniquement des produits avec agent d'ignifugation HBCDD (Plastics Europe, 2010b).

Les transformateurs de billes d'EPS sur le territoire français sont CORSTYRENE, DELTISOL, KNAUF, LAFARGE-PLATRE, PLACOPLATRE. Plus de 30 usines réparties sur l'ensemble du territoire français assurent la transformation des billes expansibles en panneaux de polystyrène expansé (Plastics Europe, 2010b).

Le marché français des mousses polystyrène (bâtiment + packaging) est estimé à 170 kt de polystyrène dont 24 % est destiné à la production de mousse contenant de l'HBCDD pour le bâtiment (Plastics Europe, 2010b).

SECTEUR DES TEXTILES

L'ignifugation de textiles en coton ou mélange de coton et de fibres synthétiques par enduction d'envers22 se fait avec un produit pouvant contenir de 2,2 à 4,3 % d'HBCDD (Kajiwara et al., 2009). L'enduit en question est une dispersion contenant un polymère et des additifs, dont l'HBCDD, que l'on applique en couche fine (ECHA, 2008a).

[22] Une pâte ou une mousse sont appliquées à l'aide d'une racle ou d'un rouleau sur le tissu puis le tissu est séché et polymérisé pour lui conférer des propriétés anti-feu.

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Substitution des polystyrènes XPS et EPS par des systèmes alternatifs

Il existe un certain nombre de systèmes alternatifs d'isolation qui peuvent être utilisés à la place du polystyrène XPS ou EPS. Ces systèmes d'isolation alternatifs ont des caractéristiques différentes de celles du polystyrène XPS et EPS et peuvent-être plus ou moins appropriés pour certains scénarii d'utilisation spécifiques ou peuvent intégrer différents problèmes environnementaux tels que les coûts de l'énergie ou celui du transport (ECHA, 2008a).

Ces systèmes alternatifs peuvent être :

• les barrières thermiques, qui peuvent être utilisées pour augmenter les performances ignifuges de différents types d'isolation et donc éviter l'utilisation d'HBCDD. Les barrières thermiques les plus couramment utilisées sont les panneaux de gypse, l'enduit de ciment ou de gypse, les panneaux en perlite, en cellulose pulvérisée, en fibres minérales ou avec un revêtement de gypse.
• l'isolation en vrac, qui peut être déversé/appliqué ou être pulvérisé par un équipement spécial (alternative potentielle à l'EPS / XPS dans certaines applications de la construction). Cette technique est particulièrement adaptée pour remplir les cavités des murs existants et pour les zones de forme irrégulière. Les matériaux utilisés pour l'isolation soufflée par pulvérisation ou appliquée comprennent la laine de roche, la fibre de verre, de cellulose ou la mousse de polyuréthane.

• Les matelas d'isolation permettant de s'affranchir de l'utilisation d'HBCDD. Ils sont généralement en fibre de verre ou laine de roche et peuvent être placés entre les poteaux, les poutres...

Enfin, une comparaison des différentes alternatives au polystyrène EPS et XPS est présentée dans le Tableau 12 ci-après, données issues du rapport de l'ECHA, 2008a.

Tableau 12. Alternatives à l'HBCDD dans le secteur du polystyrène EPS et XPS (ECHA, 2008a).

Substituer l'HBCDD par d'autres retardateurs de flamme dans les polystyrènes XPS ou EPS

À l'heure actuelle, selon les industriels du secteur, aucun retardateur de flamme convenable n'est disponible pour remplacer l'HBCDD dans le polystyrène XPS ou EPS en raison principalement du fait qu'ils nécessiteraient une charge/quantité trop élevée en ces substituts et ne permettraient pas de respecter les propriétés des polystyrènes.

Toutefois, il existe des retardateurs de flamme organiques à base d'azote dont la mélamine est le constituant le plus répandu dans les systèmes intumescents30 et fréquemment associée avec des composés phosphorés (Säll, 2010).

Concernant les systèmes intumescents, très peu de données sont disponibles aussi bien du point de vue de leur comportement dans l'environnement que vis-à-vis de leur effet sur la santé humaine et la faisabilité technique et économique en tant que substitut de l'HBCDD (ECHA, 2008a).

[29] Utilisation de retardateur de flamme et de pesticides (tels que les sels de bore) afin de respecter les normes de sécurité et d'empêcher l'action des rongeurs ou insectes nuisibles.

30Le concept de l'intumescence est fondé sur la formation d'une couche charbonnée expansée à la surface du polymère au cours de sa dégradation thermique. Cette couche joue le rôle de barrière vis-à-vis du transfert de chaleur entre la source de chaleur et le polymère. Elle limite aussi le transfert de combustible du polymère vers la flamme ainsi que la diffusion de l'oxygène dans le matériau (http://www.lne.fr/fr/actualites/pdf/meubles-rembourres-toxicite-ignifugeants-Etat-de-l-art.pdf)

A noter que dans le BREF « fabrication des polymères» (Document de référence sur les Meilleures Techniques Disponibles pour la fabrication des polymères, Commission Européenne, 2007), il n'apparait pas de section spécifique aux retardateurs de flamme ou aux potentiels substituts de ces composés.

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Il existe actuellement différents substituts à l'HBCDD pouvant être utilisés dans le secteur du polystyrène HIPS. Ces différents substituts sont présentés dans le Tableau 13 ci-après, données issues du rapport de l'ECHA, 2008a.

Tableau 13. Substituts à l'HBCDD dans le secteur du polystyrène choc (ECHA, 2008a).

[31] Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment

[32] Pour être désignée comme intrinsèquement biodégradable, une substance doit obtenir dans des études de biodégradabilité menées selon la directive 301B de l'OCDE des résultats démontrant que plus de 20 % et moins de 60 % de la substance se dégrade dans les 28 jours. A noter que pour être désignée comme facilement biodégradable, une substance doit se minéraliser

A noter que :

• toutes ces alternatives sont disponibles dans le commerce et techniquement viables ;
• le trioxyde d'antimoine est présenté comme une alternative mais il est traditionnellement utilisé aussi bien avec l'HBCDD qu'avec les substituts de cette substance.

L'utilisation de retardateurs de flamme non halogénés (comme les 3 derniers substituts cités dans le tableau précédant) nécessite de remplacer le polystyrène HIPS par des copolymères tels que le PPE(Polyphenylene ether)/HIPS ou le PC(Polycarbonate)/ABS(Acrylonitrile-butadiène-styrène) (COWI, 2010).

Selon COWI, 2006, les mélanges de copolymères PPE/HIPS ont des propriétés d'écoulement très similaire à celles du HIPS, signifiant ainsi que le copolymère donne des possibilités de conception similaire (moins de changements dans les différents procédés de fabrication…).

Dans le rapport COWI, 2010, des coûts de substitution de l'HBCDD dans le polystyrène choc sont rapportés (cf.

Tableau 14 ci-après).

Tableau 14. Coût de la substitution de l'HBCDD dans le polystyrène choc (COWI, 2010).

rapidement et entièrement et plus de 60 % de la biodégradation du produit doit se produire dans les 28 jours (OCDE 301B ou OCDE 306).

[33] Polyphenylene Ether.

De plus, dans ce rapport, les coûts supplémentaires au niveau de l'Union Européenne liés à la substitution de l'HBCDD dans le polystyrène HIPS ont estimés de l'ordre de 1 à 10 millions d'euros par an si l'HBCDD est remplacé par d'autres retardateurs de flamme bromés et de 5 à 25 millions d'euros par an si le HIPS/HBCDD est remplacé par des copolymères avec des retardateurs de flamme non halogénés dans tous les équipements électroniques et électriques.

Les alternatives présentées ci-dessus sont des alternatives aux retardateurs de flamme. Néanmoins, il est aussi possible d'envisager une alternative au polystyrène choc en le substituant par du polyéthylène contenant de l'hydroxyde de magnésium (ECHA, 2008b). Du point de vue environnemental, les particules de polyéthylène posent actuellement un problème dans le milieu aquatique (ingestion par les animaux…). Concernant la toxicité chez l'homme, les données sont encore insuffisantes mais elles laissent penser que la substance peut être considérée comme relativement inoffensive en petites quantités. Concernant le coût de cette alternative, il est plus bas pour les matières premières avec des coûts supplémentaires ponctuels (essais du nouveau traitement, changement d'équipement…).

A noter que dans le BREF « fabrication des polymères» (Document de référence sur les Meilleures Techniques Disponibles pour la fabrication des polymères, Commission Européenne, 2007), il n'apparait pas de section spécifique aux retardateurs de flamme ou aux potentiels substituts de ces composés.

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Une comparaison des différents substituts à l'HBCDD dans le secteur du textile est présentée dans le Tableau 15 ci-après, données issues du rapport de ECHA, 2008a.

Tableau 15. Substituts à l'HBCDD dans le secteur du textile (ECHA, 2008a).

A noter que toutes ces alternatives sont disponibles dans le commerce et techniquement viables.

Dans le BREF « textile » (Document de référence sur les Meilleures Techniques Disponibles dans l'industrie Textile, Commission Européenne, 2003c), les agents ignifuges sont cités comme produits auxiliaires d'apprêts et identifiés pour certains comme « substances dangereuses prioritaires ». Sans citer explicitement l'HBCDD mais les différentes familles de retardateurs de flamme (halogénés, organophosphorés…), le BREF indique que « Les rejets d'agents ignifuges halogénés dans les eaux usées issus des traitements d'apprêts textile peuvent provenir des déversements de bains excédentaires, des écoulements goutte à goutte de bains en fin de cycle et au rejet des eaux de lavage […] La conception du procédé et la conduite des opérations devraient éviter le rejet de bains concentrés dans les eaux usées, réduire les pertes et garantir une adsorption efficace sur les boues générées par la station d'épuration ». Il est aussi précisé que l'élimination des boues et déchets solides contenant ces

composés halogénés doit être prise avec précautions et en particulier l'incinération de ces déchets : « l'incinération ne doit être réalisée que dans des installations appropriées fonctionnant systématiquement dans des conditions optimales ».

A noter que dans le BREF « tannerie » (Document de référence sur les Meilleures Techniques Disponibles en ce qui concerne le tannage des peaux, Commission Européenne, 2003b), il est proposé quelques substituts aux retardateurs de flamme bromés et antimoniés (utilisés dans les opérations de corroyage34) tels que les agents retardateurs à base de phosphates.

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Lors de ce travail, nous n'avons pas examiné de manière exhaustive les études traitant de la substitution des retardateurs de flamme halogénés autres que l'HBCDD. Par exemple, l'Agence Danoise de Protection de l'Environnement (COWI, 2006) a étudié les alternatives au déca-BDE. Ces documents sont susceptibles de proposer des substituants à l'ensemble des retardateurs de flamme bromés, donc potentiellement à l'HBCDD.

Informations provenant de l'industrie

Malgré les incertitudes et débats sur les risques de l'HBCDD, certains fabricants ont volontairement abandonné l'usage des retardateurs de flamme bromés du fait de l'augmentation des préoccupations vis-à-vis de la sécurité pour l'environnement et pour la santé publique. Par exemple, les fabricants d'ordinateurs et d'équipements électroniques tels qu'Apple, Ericsson, IBM, Intel, Motorola, Panasonic, Phillips et Sony utilisent actuellement des alternatives aux retardateurs de flamme halogénés (Centre d'Activités Régionales pour la Production Propre (CAR/PP), 2009).

Selon des industriels européens du secteur du plastique rencontrés par l'INERIS en mars 2010, depuis 2003, deux substituts à l'HBCDD sont actuellement testés sur des stations pilote :

• Un retardateur de flamme bromé ;
• Un retardateur de flamme bromé polymérisé.

Les industriels sont confiants dans le fait qu'une solution sera trouvée à partir d'une de ces 2 options. Néanmoins, la date de mise sur le marché (qu'ils estiment distante d'une dizaine d'années) reste encore incertaine en raison des difficultés rencontrées à passer d'un pilote à des installations en taille réelle, du besoin de réaliser des tests de toxicologie...

[34] Assouplissement du cuir après tannage.

De plus, selon les professionnels de l'industrie du polystyrène rencontrés en mars 2010, les alternatives actuelles à l'HBCDD nécessitent l'emploi d'une plus grande quantité de substance ignifugeante, ce qui implique une perte de performance isolante et des problèmes de coût. La fabrication de polystyrène non ignifugé nécessiterait une protection contre le feu plus importante et donc un surcoût.

Des initiatives telles que le Programme d'Action pour le Contrôle des Emissions Volontaires (VECAP), lancé par l'association de fabricants Forum pour l'Environnement et la Science du Brome (BSEF), ont pour but de faciliter et développer la compréhension des retardateurs de flamme bromés et des émissions dérivées de leur utilisation (Centre d'Activités Régionales pour la Production Propre (CAR/PP), 2009).

Trois grandes entreprises (Albemarle, Chemtura Corporation et ICl-IP) dont le siège est aux Etats-Unis et Israël, mais dont des installations de production sont localisées en Europe (entre autres), dominent la production de brome ainsi qu'une gamme de composés bromés au niveau mondial. Ils fabriquent également différents retardateurs de flamme sans halogène comme les composés organo-phosphorés et de l'hydroxyde de magnésium. Ces trois sociétés ont créé l' « Européenne Brominated Flame Retardant Industry Panel » (EBFRIP) dont ils représentent les trois principaux membres plus un certain nombre de producteurs de polymère en tant que membres associés (COWI, 2006).

La Convention sur la pollution atmosphérique transfrontière à longue distance de la Commission économique des Nations Unies pour l'Europe

Dans le cadre de l'ajout potentiel de l'HBCDD au protocole relatif aux polluants organiques persistants, différentes solutions envisageables en matière de gestion de cette substance ont été présentées (UNECE, 2010). Les principales conclusions sont les suivantes :

• actuellement, aucune substance chimique facilement utilisable et susceptible de remplacer l'HBCDD dans les mousses de polystyrène n'est considérée comme écologiquement rationnelle. Néanmoins, des initiatives sont prises dans le secteur industriel en vue de trouver des produits de substitution viables à long terme : selon les industriels rencontrés, ces solutions nécessitent encore quelques années de développement.
• l'impact financier lié à l'arrêt de la production et de l'utilisation de l'HBCDD pour les fabricants seraient modérés à faible selon Säll, (2010) si on se donnait le temps nécessaire pour l'adoption de cette mesure. Néanmoins, ces informations doivent être confirmées par des recherches sur les incidences économiques, entre autres ;
• les retardateurs de flamme ne participent que dans une faible mesure au prix des produits en polystyrène et donc que le recours à d'autres retardateurs de flamme plus onéreux ne serait pas significatif dans le prix de vente des panneaux isolants ;
• les barrières thermiques de substitution sont relativement bon marché ;
• aucun surcoût n'était attendu pour les fabricants de revêtement textile, les produits de remplacement étant déjà utilisés ;
• concernant les émissions en HBCDD des panneaux isolants mis au rebut, il serait nécessaire de les collecter et les évacuer vers une décharge ou un incinérateur, actions qui pourraient engendrer des couts conséquents (à étudier de manière plus approfondie) ;
• l'indication du nombre de suppressions d'emplois, de l'augmentation des prix pour le consommateur et d'autres incidences socioéconomiques doivent être étudiées également de manière exhaustive.

Le traitement des eaux usées

Il reste également à améliorer le piégeage des matières en suspension dans les stations d'épuration afin d'augmenter la concentration d'HBCDD dans les boues et ainsi diminuer sa concentration dans les rejets directs au milieu aquatique. Ces mesures doivent être accompagnées d'une fermentation anaérobique optimale et/ou une incinération des boues afin de réduire l'ensemble des rejets en HBCDD dans l'environnement (Norden, 2008).

A noter que le BREF (Document de référence sur les Meilleures Techniques Disponibles) pour le traitement la gestion des eaux et des gaz résiduels dans l'industrie chimique35 (Commission Européenne, 2003a)ne contient pas d'informations spécifiques sur les retardateurs de flamme et en particulier de l'HBCDD.

Le recyclage du polystyrène expansé

Selon Environnement Magazine (numéro d'octobre 2010) et Pastiques et Caoutchoucs Maagazine36 , en 2009, le taux de recyclage du polystyrène expansé (PSE) de 29,2 %, a augmenté de 5 % par rapport à 2008, soit 11,5 kilotonnes (kt), sur une consommation totale de 39,3 kt. Les emballages ménagers et industriels représentent respectivement 19 et 20,3 kt. Plus de 55 % des emballages industriels et commerciaux ont été collectés et recyclés en 2009, une croissance de 8,3 % par rapport à 2008. Cette hausse s'explique, en partie, par la multiplication de compacteurs spécifiques installés dans les magasins de la grande distribution.

[35] http://aida.ineris.fr/bref/bref_pdf/cww_bref_0203_fr_15042008_RGa.pdf

[36] http://plastiques-caoutchoucs.com/Le-recyclage-du-polystyrene.html