Hiérarchie d’efficacité et optimisation de l’incinération des déchets en Chine pour concilier élimination et approvisionnement énergétique

Transformer les déchets en énergie

Les ordures ménagères sont souvent perçues comme un problème à éliminer, mais elles contiennent aussi une quantité surprenante d’énergie. Dans des pays à forte croissance comme la Chine, les grandes villes sont confrontées à la fois à l’accumulation des déchets municipaux et à la difficulté de fournir suffisamment d’électricité et de chaleur aux habitants. Cette étude explore comment la combustion des déchets dans des installations spécialisées peut transformer les ordures en une source d’énergie stable et sûre, comment fonctionnent les usines actuelles et quelles améliorations pourraient les rendre plus propres et plus utiles à l’avenir.

Comment l’incinération aide les villes

Les installations modernes de valorisation énergétique brûlent les déchets quotidiens dans des fourneaux contrôlés et utilisent la chaleur produite pour générer de la vapeur, laquelle entraîne des turbines pour produire de l’électricité et, dans certains cas, alimenter un réseau de chauffage urbain. En Chine, cette approche est devenue rapidement le principal mode de traitement des déchets municipaux, traitant aujourd’hui plus des quatre cinquièmes des ordures ménagères. En 2023, près d’un millier d’installations, totalisant plus de deux mille lignes d’incinération, fournissaient suffisamment d’électricité pour couvrir jusqu’à 7 % de la consommation résidentielle nationale. Parce que les grandes villes denses produisent à la fois plus de déchets et ont besoin de plus d’énergie, ces usines se trouvent souvent à l’intersection de deux problèmes urgents : où stocker les ordures et comment maintenir l’alimentation électrique.

Pourquoi l’efficacité compte

Brûler les déchets ne suffit pas ; ce qui importe, c’est la quantité d’énergie utile récupérée par tonne d’ordures. Les auteurs montrent que, en moyenne, les usines chinoises produisent moins d’électricité par tonne de déchets que des installations similaires en Europe ou aux États-Unis. Plusieurs facteurs expliquent cet écart. La composition des déchets est cruciale : des déchets plus humides, riches en restes alimentaires, brûlent moins bien, tandis que des déchets plus secs avec davantage de papier et de plastiques libèrent plus de chaleur. La taille et la conception des fourneaux importent aussi : les unités très grandes et les températures de vapeur plus élevées offrent de meilleures performances. Le savoir-faire opérationnel joue un rôle important ; les usines gérées par des équipes plus expérimentées, avec une combustion stable et moins d’arrêts, délivrent des rendements énergétiques supérieurs et des émissions d’échappement plus propres.

Classer les usines dans une échelle d’efficacité

Pour rendre compte de ces nombreux facteurs, les chercheurs ont constitué une base de données nationale pour chaque ligne d’incinération en Chine et créé un indice d’efficacité qui met l’électricité et la chaleur sur un pied d’égalité. Ils ont ensuite ajusté cet indice pour tenir compte des conditions que les opérateurs ne peuvent pas contrôler, comme le climat local, l’altitude et l’existence d’une demande locale de chaleur résiduelle. À partir de ce score corrigé, les usines ont été regroupées en trois niveaux : installations de base d’élimination, usines de valorisation énergétique et usines vertes performantes. Environ quatre établissements sur dix servent actuellement principalement à l’élimination avec des gains énergétiques modestes, tandis qu’un cinquième seulement se qualifie de centrale verte. Cette hiérarchie facilite la définition d’objectifs par les décideurs, la valorisation des leaders et l’identification des sites où les améliorations seront les plus rentables.

Potentiel futur et améliorations intelligentes

En regardant vers 2035, l’équipe a combiné des prévisions de population et économiques avec des modèles des futurs volumes et compositions des déchets selon cinq trajectoires de développement global. Dans un scénario de statu quo, l’incinération des déchets en Chine pourrait fournir environ 8 % de l’électricité résidentielle, alors même que les déchets deviennent plus riches en énergie en raison de l’augmentation des emballages et des biens jetables. Cependant, si les installations sont activement améliorées — par une meilleure exploitation, des commandes plus intelligentes et une utilisation plus complète de la vapeur résiduelle pour le chauffage — l’incinération pourrait produire jusqu’à 259 térawattheures par an, soit assez pour couvrir jusqu’à 13 % de la consommation résidentielle. Parmi les mesures possibles, les systèmes de contrôle basés sur l’intelligence artificielle et la récupération de chaleur résiduelle à basse température ressortent comme des options particulièrement rentables.

Réduire les émissions tout en augmentant la production

La combustion des déchets libère inévitablement des gaz à effet de serre et d’autres polluants, mais l’étude montre que des usines plus efficaces peuvent en réalité réduire les impacts climatiques et sur la qualité de l’air en remplaçant des centrales fossiles plus polluantes et en optimisant la combustion. En 2023, les installations chinoises de valorisation énergétique émettaient déjà beaucoup moins de particules et de gaz acides que les limites nationales autorisent, et une meilleure combustion s’accompagnait généralement de niveaux de polluants plus faibles. Si les améliorations d’efficacité envisagées pour 2035 sont mises en œuvre, les chercheurs estiment que les émissions nettes de gaz à effet de serre du secteur pourraient diminuer jusqu’à 60 % par rapport à un scénario sans amélioration, même si le volume de déchets incinérés augmente. Cela permettrait aussi de réduire les émissions de polluants de cheminée clés comme les oxydes d’azote et le monoxyde de carbone.

Ce que cela signifie pour l’avenir de l’énergie et des déchets

Pour les non-spécialistes, le message central est que les déchets peuvent être plus qu’un fardeau : traités judicieusement, ils peuvent devenir un contributeur stable et significatif aux systèmes énergétiques propres. L’étude soutient qu’avec des conceptions appropriées, des commandes intelligentes et une meilleure valorisation de la chaleur, l’incinération des déchets peut aider des pays comme la Chine à faire face à l’augmentation des volumes d’ordures, réduire la dépendance aux combustibles fossiles et améliorer la qualité de l’air. Sans pouvoir remplacer le recyclage, le compostage ou la prévention des déchets, rendre les usines existantes et futures plus efficaces pourrait aider à combler des déficits énergétiques dans de nombreuses économies émergentes et soutenir des objectifs plus larges en matière de climat et de durabilité.

Citation: Cui, J., Cui, Y., Li, J. et al. Efficiency hierarchy and optimization of waste incineration in China to balance disposal and energy supply. Nat Commun 17, 3069 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69897-w

Mots-clés: valorisation énergétique des déchets, déchets municipaux solides, efficacité énergétique, incinération en Chine, émissions de gaz à effet de serre