Chapitre 72 - L'industrie du papier et de la pâte à papier

GÉNÉRALITÉS

Kay Teschke

L’évolution et la structure de l’industrie

On pense que la fabrication du papier a débuté en Chine environ 100 ans avant J.-C. Chiffons, chanvre et herbes servaient de matières premières que l’on battait contre des mortiers en pierre en guise de première technique de séparation des fibres. Malgré la mécanisation qui a suivi, les méthodes de production discontinue et les sources de fibres naturelles sont restées inchangées jusque dans les années mille huit cent. Les premières machines à papier en continu ont été brevetées au début du XIX^e siècle. Des méthodes de production de bois à pâte, source de fibres plus abondante que les chiffons et les herbes, ont été mises au point entre 1844 et 1884, et elles comprenaient l’abrasion mécanique ainsi que l’emploi de produits chimiques comme la soude, les sulfites et les sulfates (papier kraft). Ces changements ont été à l’origine des techniques modernes de fabrication de la pâte et du papier.

La figure 72.1 illustre les principales étapes du processus actuellement utilisé pour fabriquer de la pâte et du papier: production de pâte mécanique; production de pâte chimique; recyclage des déchets de papier; fabrication du papier; transformation. Aujourd’hui, l’industrie peut se diviser en deux grands secteurs selon le type de produits fabriqués. De façon générale, la pâte est produite dans de grandes usines situées dans la région d’origine des fibres (le plus souvent une région forestière). La plupart de ces usines produisent aussi du papier — papier journal, papier à lettres, papier pour impression et écriture, papier de soie — ou, parfois, du carton (la figure 72.2 montre une usine qui fabrique de la pâte kraft blanchie, de la pâte thermomécanique et du papier journal). On notera le dépôt de marchandises et le quai pour les expéditions par train, la zone de stockage des copeaux, les transporteurs qui acheminent les copeaux jusqu’au lessiveur, la chaudière de récupération (haut bâtiment blanc) et les bassins de clarification. Les opérations de transformation se déroulent habituellement près des marchés consommateurs et consistent à fabriquer avec de la pâte ou du papier commercial des sacs, du carton, des boîtes, du papier de soie, du papier d’emballage ou de décoration ou des produits industriels.

La fabrication de pâte, de papier et de produits dérivés est l’une des principales branches d’activité de l’économie mondiale. Il existe des usines dans plus de 100 pays et dans toutes les régions du monde, qui emploient directement plus de 3,5 millions de personnes. Les principaux pays producteurs de pâte et de papier sont les Etats-Unis, le Canada, le Japon, la Chine, la Finlande, la Suède, l’Allemagne, le Brésil et la France (chacun en a produit plus de 10 millions de tonnes en 1994, comme on le voit au tableau 72.1).

Tous les pays sont consommateurs. La production mondiale de pâte, de papier et de carton a avoisiné 400 millions de tonnes en 1993. Malgré une consommation de papier prévue à la baisse en raison des nouveaux moyens électroniques, on observe depuis 1980 une progression assez régulière de 2,5% par an de la production (voir figure 72.3). Outre ses avantages économiques, la consommation de papier a une valeur culturelle de par la place qu’elle occupe dans l’enregistrement et la diffusion d’informations. Aussi, le coefficient de consommation de pâte et de papier constitue-t-il un indice du niveau de développement socio-économique d’un pays (voir figure 72.4).

Le tableau 72.1 indique le nombre de personnes directement employées à la production et à la transformation de pâte et de papier dans 27 pays, lesquels représentent environ 85% des emplois du secteur et plus de 90% des usines et de la production. Dans les pays qui consomment l’essentiel de ce qu’ils produisent (Etats-Unis, Allemagne, France, etc.), les opérations de transformation occupent deux personnes pour une dans la production de pâte et de papier.

Les emplois du secteur des pâtes et papiers sont presque tous à temps plein et organisés selon des structures de gestion classiques, bien que certaines entreprises en Finlande, aux Etats-Unis et dans d’autres pays aient réussi à mettre en place des horaires souples et des équipes autonomes pratiquant la rotation des postes. Leurs dépenses en capital étant élevées, la plupart des fabriques de pâte travaillent en continu et par poste. Il n’en va pas de même des usines de transformation. Le nombre d’heures de travail varie selon les structures d’emploi en place dans les différents pays, entre environ 1 500 à plus de 2 000 heures par an. En 1991, la fourchette des revenus dans l’industrie se situait entre 1 300 dollars E.-U. (travailleurs non qualifiés au Kenya) et 70 000 dollars E.-U. par an (personnel de production qualifié aux Etats-Unis) (BIT, 1992). Les hommes sont les plus nombreux, la proportion de femmes ne dépassant pas actuellement 10 à 20% des effectifs. La Chine et l’Inde se situent aux deux extrémités de l’échelle, avec 35 et 5% de femmes, respectivement.

Les cadres et les ingénieurs des usines de pâtes et de papiers ont en général une formation universitaire. En Europe, la plupart des cols bleus qualifiés (par exemple, les travailleurs des papeteries) et une grande partie de la main-d’œuvre non qualifiée ont suivi une formation professionnelle pendant plusieurs années. Au Japon, la formation et le perfectionnement réguliers en entreprise sont habituels; cette politique fait peu à peu son chemin dans certaines entreprises d’Amérique latine et du Nord. Toutefois, aux Etats-Unis, au Canada et dans les pays en développement, il est courant que les cols bleus reçoivent une formation sur le tas au hasard des circonstances. Des enquêtes montrent que souvent beaucoup de travailleurs sont illettrés et mal préparés au long apprentissage qu’exige l’environnement dynamique et à hauts risques de cette industrie.

Les dépenses en capital pour construire une usine moderne de pâte et de papier sont très élevées (par exemple, 1,5 milliard de dollars E.-U. pour une fabrique de pâte kraft blanchie employant 750 personnes, et 400 millions de dollars E.-U. pour une fabrique de pâte chimico-thermomécanique (PCTM) employant 100 personnes), d’où des économies d’échelle considérables lorsque les installations sont importantes. Les usines nouvelles ou modernisées emploient habituellement des procédés mécanisés fonctionnant en continu, ainsi que des systèmes de contrôle électroniques et des commandes informatisées. Elles nécessitent relativement peu d’employés par unité de production (de 1 à 1,2 heure de travail par tonne de pâte dans les nouvelles fabriques d’Indonésie, de Finlande et du Chili, par exemple). Au cours des dix à vingt dernières années, le rendement par travailleur a augmenté grâce au progrès technique. Des équipements plus modernes permettent de modifier relativement facilement la production, de réduire les stocks et de respecter les délais imposés par les clients. Les gains de productivité ont entraîné des suppressions d’emplois dans de nombreux pays industriels. En revanche, on a constaté une augmentation des emplois dans certains pays en développement où les nouvelles usines en construction, même si elles comptent peu d’employés, témoignent des nouvelles avancées dans le secteur.

Entre 1970 et 1990, le nombre de cols bleus a baissé d’environ 10% dans les usines européennes et nord-américaines, de sorte qu’ils représentent aujourd’hui entre 70 et 80% de la main-d’œuvre (BIT, 1992). On recourt de plus en plus à des sous-traitants pour la construction des usines, leur entretien et les opérations d’exploitation du bois; dans bon nombre d’établissements, ils représenteraient entre 10 et 15% du personnel en place.

LES PRINCIPAUX SECTEURS ET PROCÉDÉS

LES SOURCES DE FIBRES SERVANT À LA FABRICATION DE PÂTE ET DE PAPIER

Anya Keefe et Kay Teschke

La structure de base des feuilles de pâte et de papier consiste en une couche feutrée de fibres cellulosiques tenues ensemble par des atomes d’hydrogène. La cellulose est un polysaccharide composé de 600 à 1 500 sucres simples. Les fibres présentent une limite élastique élevée à la tension, et elles absorbent les additifs employés pour transformer la pâte en papier et en carton; elles sont souples, chimiquement stables et de couleur blanche. La fabrication de pâte consiste à séparer les fibres cellulosiques des autres fibres. Dans le cas du bois, ces dernières contiennent des hémicelluloses (qui comportent de 15 à 90 sucres simples), de la lignine (molécules extrêmement polymérisées et complexes, principalement de phénylpropane, qui «cimentent» les fibres entre elles), des matières extractibles (graisses, cires, alcools, phénols, acides aromatiques, huiles essentielles, oléorésines, stéarols, alcaloïdes et pigments), des minéraux et autres matières inorganiques. Comme on le voit au tableau 72.2, l’importance relative de ces éléments varie selon la source des fibres.

Les conifères et les feuillus constituent les principales sources de fibres. Il s’y ajoute la paille du blé, du seigle et du riz; des cannes comme la bagasse; les tiges ligneuses du bambou, du lin et du chanvre; et les fibres de graines, de feuilles ou de liber, comme le coton, l’abaca et le sisal. L’essentiel de la pâte est fait de fibre pure, mais la proportion de papier recyclé a augmenté, passant de 20% en 1970 à 33% en 1991. La pâte de bois représentait 88% du volume produit dans le monde en 1994 (176 millions de tonnes, voir figure 72.5); c’est pourquoi les procédés de fabrication de pâte et de papier décrits ci-après concernent essentiellement les produits à base de bois. Les principes fondamentaux valent aussi pour les autres fibres.

LE TRAITEMENT DU BOIS

Anya Keefe et Kay Teschke

Le bois peut arriver au dépôt d’une fabrique de pâte sous la forme de billes ou de copeaux produits par une scierie. Certaines usines à pâte possèdent sur place une scierie, qui produit du bois commercialisable et du bois pour la fabrication de pâte. Le travail de sciage est traité en détail au chapitre n^o 71, «L’industrie du bois». On ne parlera ici que des opérations de préparation du bois qui sont propres à la fabrication de la pâte à papier.

Dans une usine de pâte, la préparation du bois comporte plusieurs fonctions essentielles: réceptionner et mesurer le bois au rythme exigé par l’usine; le préparer pour qu’il réponde aux normes exigées (variété, propreté et dimensions); recueillir les déchets des opérations précédentes et les envoyer à l’endroit où ils seront éliminés. Le bois est transformé en copeaux ou en billes utilisables pour la fabrication de pâte après une série d’étapes dont l’écorçage, le sciage, le déchiquetage et le tamisage.

Si l’on retire l’écorce, c’est parce qu’elle contient peu de fibres et beaucoup de matières extractibles, qu’elle est de couleur sombre et qu’elle renferme souvent une grande quantité d’impuretés. L’écorçage peut se faire de façon hydraulique, avec des jets d’eau très puissants, ou mécanique, en frottant les billes les unes contre les autres ou en les râpant avec des outils métalliques. On peut employer des écorceuses hydrauliques dans les régions côtières, mais les effluents produits sont difficiles à traiter et ont tendance à polluer l’eau.

Les rondins écorcés sont débités en billots de 1 à 6 m lorsqu’il y a eu meulage du bois, ou bien transformés en copeaux pour la fabrication de pâte mécanique ou chimique par des procédés plus élaborés. La taille des copeaux varie considérablement; ils doivent cependant avoir des dimensions très précises pour que l’écoulement dans les raffineurs soit régulier et que la cuisson dans les lessiveurs soit uniforme. Les copeaux passent donc à travers plusieurs cribles qui les trient en fonction de leur longueur ou de leur épaisseur. Les copeaux trop gros sont recoupés, tandis que les plus petits sont récupérés comme combustible ou recyclés dans le flux normal.

Les exigences des différents procédés de fabrication de la pâte et l’état des copeaux déterminent la durée de leur entreposage (voir figure 72.6 qui montre les divers types de copeaux). Selon la teneur en fibres et la demande de l’usine, le stock de copeaux non tamisés varie de deux à six semaines, et se présente habituellement sous forme de tas laissés à l’extérieur. Les copeaux risquent de se détériorer par auto-oxydation et par hydrolyse, ou de subir les attaques des champignons. Pour éviter la contamination, on conserve les copeaux tamisés dans des silos ou des cuves pendant de courtes durées (de quelques heures à quelques jours). Les copeaux servant à la pâte au bisulfite sont entreposés plusieurs mois à l’extérieur pour permettre la volatilisation de matières extractibles risquant de causer des problèmes pendant les opérations ultérieures. En général, les copeaux utilisés pour la pâte kraft, dont on extrait de la térébenthine et de la résine liquide à des fins commerciales, sont directement transformés en pâte.

LA FABRICATION DE LA PÂTE

Anya Keefe, George Astrakianakis et Judith Anderson

La fabrication de la pâte consiste à rompre la structure interne du bois par des moyens mécaniques ou chimiques. Pour les pâtes chimiques, on peut appliquer un procédé alcalin (pâtes au sulfate ou kraft) ou acide (pâtes au bisulfite). La méthode au sulfate est la plus répandue, vient ensuite la technique mécanique (pâtes mi-chimiques, thermomécaniques et mécaniques) et au bisulfite (voir figure 72.5). Le rendement et la qualité des produits diffèrent d’une méthode à l’autre de même que, dans le cas des traitements chimiques, les produits employés et la proportion que l’on peut réutiliser.

La pâte mécanique

On obtient de la pâte mécanique en râpant le bois contre une pierre ou entre des plaques métalliques afin de séparer les fibres. Ce travail de cisaillement brise les fibres de cellulose, de sorte que la pâte qui en résulte est plus fragile que celle fabriquée par séparation chimique. La lignine qui fait le lien entre la cellulose et l’hémicellulose n’est pas dissoute; elle se ramollit simplement, ce qui permet d’extraire les fibres de la matrice de bois. Le rendement (proportion de bois contenue dans la pâte) dépasse généralement 85%. Pour certains procédés mécaniques, on utilise aussi des produits chimiques (on parle alors de pâtes chimico-mécaniques); leur rendement est inférieur étant donné que l’on retire une plus grande quantité de matières non cellulosiques.

Avec le procédé de meulage mécanique ordinaire (SGW (Stone Groundwood Pulp) — pâte mécanique sur meule de défibreur), méthode mécanique la plus ancienne et la plus employée à toutes les époques, les fibres sont retirées de billes courtes par pression contre un cylindre abrasif en rotation. Avec le procédé par raffinage (pâte mécanique de raffineur (PMR)) (voir figure 72.7), qui a gagné en popularité une fois devenu commercialement intéressant dans les années soixante, les copeaux ou la sciure pénètrent au milieu d’un raffineur à disques, où ils sont découpés en petits fragments au fur et à mesure qu’ils progressent au travers de languettes et de rainures de plus en plus serrées (sur la figure 72.7, on voit les raffineurs au centre et leurs gros moteurs à gauche. Les copeaux sont introduits dans des tuyaux de grand diamètre, et la pâte sort des plus petits). Variante de la fabrication par raffinage, le procédé thermomécanique (PTM) consiste à passer les copeaux à la vapeur avant et pendant le raffinage, en général sous pression.

Avec cette méthode, une solution aqueuse contenant des copeaux et des produits chimiques est cuite dans une cuve à pression (ou lessiveur, voir figure 72.8) qui fonctionne en continu ou en discontinu. Dans le premier cas, le lessiveur est alimenté en copeaux par le haut; on y ajoute les produits chimiques et le tout est cuit à une température et à une pression élevées. Une fois la cuisson terminée, on fait tomber la pression; la pâte délignifiée, poussée hors du lessiveur, est évacuée dans une cuve de décharge. Puis on répète l’opération. Dans le cas du traitement en continu, les copeaux passés à la vapeur sont introduits dans le lessiveur sans interruption. Ils sont mélangés aux produits chimiques dans le compartiment situé au sommet du lessiveur, puis ils pénètrent dans le compartiment de cuisson supérieur, le compartiment de cuisson inférieur et le compartiment de lavage avant d’être expulsés dans la cuve de décharge.

La liqueur de cuisson (liqueur blanche) se compose d’hydroxyde de sodium (NaOH, «soude caustique») et de sulfure de sodium (Na₂S). De nos jours, pour fabriquer la pâte kraft, on se sert habituellement de lessiveurs en continu souvent chemisés d’acier inoxydable (voir figure 72.8). La température du lessiveur est portée progressivement à environ 170 °C et maintenue à ce niveau pendant trois ou quatre heures. Pour éliminer le bois qui n’a pas cuit, on passe au crible la pâte (appelée matière brune à cause de sa couleur), puis on retire par lavage la liqueur de cuisson résiduaire (devenue liqueur noire), avant d’acheminer le tout à l’atelier de blanchiment ou à la salle de confection de la pâte. Le bois non cuit est renvoyé au lessiveur ou brûlé dans la chaudière électrique.

La liqueur noire recueillie dans le lessiveur et la matière brune contiennent des matières organiques dissoutes dont la composition chimique dépend de l’essence de bois utilisée et des conditions de cuisson. La liqueur est réduite par évaporation jusqu’à ce qu’elle contienne moins de 40% d’eau, avant d’être vaporisée dans la chaudière de récupération. Les matières organiques qui servent de combustible produisent, en brûlant, de la chaleur qui est récupérée au sommet de la chaudière sous forme de vapeur à haute température. Les matières inorganiques non brûlées fondent et tombent dans le bas de la chaudière. A sa sortie, ce salin passe dans une solution caustique faible, appelée liqueur verte, qui contient principalement du Na₂S et du Na₂CO₃ (carbonate de sodium). Cette liqueur est pompée dans une cuve où, une fois clarifiée, elle est mise en contact avec un réactif (chaux éteinte, ou Ca(OH)₂), pour donner du NaOH et du carbonate de calcium (CaCO₃). La liqueur blanche est filtrée puis mise en réserve. Enfin, on verse le CaCO₃ dans un four que l’on chauffe pour récupérer la chaux (CaO).

La pâte au bisulfite et la récupération des produits utilisés

Le procédé au bisulfite — à l’appellation impropre puisque l’élément actif n’est pas le bisulfite mais le dioxyde de soufre (SO₂) — était très répandu entre la fin des années mille huit cent et le milieu des années mille neuf cent, mais limité par les types de bois que l’on pouvait transformer et par la pollution qui résultait du déversement de liqueur non traitée dans les cours d’eau. De nouvelles méthodes ont permis de remédier à une bonne partie de ces inconvénients, et la fabrication de pâte au bisulfite représente désormais une petite part du marché. Dans ce procédé, le lessivage s’effectue habituellement avec un acide, mais il existe des variantes qui font intervenir une solution neutre ou une base.

La liqueur de cuisson, composée d’acide sulfureux (H₂SO₃) et d’ions bisulfite (HSO₃^–) est préparée sur place. On brûle le soufre élémentaire pour obtenir du dioxyde de soufre (SO₂), qui est ensuite absorbé dans une tour renfermant de l’eau et l’une des quatre bases alcalines (CaCO₃, base sulfite initiale, Na₂CO₃, hydroxyde de magnésium (Mg(OH)₂) ou hydroxyde d’ammonium (NH₄OH)), lesquels produisent l’acide et les ions bisulfites nécessaires dans des proportions adéquates. La fabrication de pâte au bisulfite s’effectue habituellement dans un lessiveur en discontinu dont les parois sont doublées de briques. Pour éviter les réactions indésirables, on porte lentement le lessiveur à une température maximale de 130 à 140 °C et on laisse cuire les copeaux (pendant six à huit heures). A mesure que la pression augmente, du dioxyde de soufre gazeux (SO₂) s’échappe et est de nouveau mélangé à l’acide de cuisson pur. A environ une à une heure et demie de la fin du temps de cuisson, on arrête de chauffer et on abaisse la pression en laissant partir du gaz et de la vapeur. La pâte est évacuée dans une cuve de décharge, avant d’être lavée et tamisée.

On peut se servir de l’acide résiduaire, appelé liqueur rouge, pour récupérer de la chaleur et les produits chimiques, sauf si l’on a utilisé une base de bisulfite de calcium. Si l’on a appliqué un procédé à base d’ammoniac, on commence par débarrasser la liqueur rouge des résidus de SO₂, avant de la concentrer et de la brûler. Les gaz de carneau qui contiennent du SO₂ sont refroidis, puis absorbés dans une tour à l’intérieur de laquelle, au contact d’ammoniac pur, ils régénèrent la liqueur de cuisson. Enfin, cette dernière est filtrée, fortifiée avec du SO₂ pur et stockée. L’ammoniac n’est pas récupérable parce qu’il se transforme en azote et en eau dans la chaudière de récupération.

Dans le cas d’un procédé à base de magnésium, le brûlage de la liqueur concentrée donne de l’oxyde de magnésium (MgO) et du SO₂, faciles à récupérer. Il ne se produit aucun salin; le MgO est recueilli dans les gaz de carneau, puis refroidi avec de l’eau pour donner de l’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)₂). Après l’avoir refroidi, on mélange le SO₂ au Mg(OH)₂ dans une tour pour reconstituer la liqueur de cuisson. Le bisulfite de magnésium (Mg(HSO₃)₂) est ensuite fortifié à l’aide de SO₂ pur et stocké. Il est possible de récupérer entre 80 et 90% des produits chimiques ayant servi à la cuisson.

S’agissant du procédé à base de sulfite de sodium, la récupération de la liqueur de cuisson est plus compliquée. Le concentré de cet acide résiduaire est incinéré, et environ la moitié du sulfure se transforme en SO₂. Le reste du sodium et du sulfure est recueilli au fond de la chaudière de récupération sous la forme d’un salin de Na₂S et de Na₂CO₃ fondus. Ce mélange est dissous pour donner une liqueur verte que l’on transforme en bisulfite de sodium (NaHSO₃) en plusieurs étapes. Le NaHSO₃ est fortifié et stocké. Le processus de régénération produit quelques gaz composés de sulfure réduit, notamment du sulfure d’hydrogène (H₂S).

LE BLANCHIMENT

George Astrakianakis et Judith Anderson

Le blanchiment est un processus en plusieurs étapes qui a pour objet de raffiner et d’éclaircir la pâte brute. Il consiste à dissoudre (pâte chimique) ou à modifier (pâte mécanique) la lignine de couleur brune qui n’a pas encore été éliminée, sans endommager les fibres de la pâte. Il est possible de produire de la pâte sur mesure en faisant varier l’ordre d’utilisation des agents de blanchiment, leur concentration ou encore le temps de réaction.

Chaque étape est définie par l’agent employé, le pH (acidité), la température et la durée (voir tableau 72.3). Après chacune des étapes du blanchiment, on peut laver la pâte avec de la soude caustique pour retirer les produits chimiques résiduaires et la lignine dissoute. A l’issue de la dernière étape, on fait passer la pâte à travers une série de cribles et de filtres pour la débarrasser de contaminants tels que poussières ou plastiques. Elle est ensuite concentrée puis stockée.

Traditionnellement, la séquence de blanchiment la plus couramment employée pour produire une pâte kraft blanchie commercialisable suit un processus CEDED en cinq étapes (voir tableau 72.4 pour la définition des symboles). Les deux premières correspondent à la délignification et sont considérées comme des étapes annexes de la fabrication proprement dite. A cause des inquiétudes suscitées chez les écologistes par la présence de matières organiques chlorées dans les effluents des fabriques, beaucoup d’usines remplacent par du dioxyde de chlore (ClO₂) une partie du chlore (Cl₂) employé pendant la première phase du blanchiment (C_DEDED) et font un traitement préliminaire à l’oxygène (O₂) au moment de la première extraction de soude caustique (C_DE_ODED). La tendance en Europe et en Amérique du Nord est de remplacer la totalité du Cl₂ par du ClO₂ (DEDED, par exemple) ou d’éliminer le Cl₂ et le ClO₂. Quand on se sert de ClO₂, on ajoute, au cours de la dernière étape du lessivage, du dioxyde de soufre (SO₂) que l’on utilise comme «antichlore» pour interrompre la réaction du ClO₂ et pour stabiliser le pH. Il existe de nouvelles méthodes de blanchiment sans chlore (OAZQP, OQPZP, etc., où Q = chélation) qui utilisent des enzymes, de l’O₂, de l’ozone (O₃), du peroxyde d’hydrogène (H₂O₂), des peracides et des agents chélateurs, comme l’acide d’éthylènediaminetétraacétique (EDTA). En 1993, huit entreprises dans le monde avaient opté pour un blanchiment sans chlore aucun. Comme ces nouvelles méthodes éliminent l’application d’acide, il faut ajouter un lavage à l’acide après les premières étapes du blanchiment d’une pâte kraft pour supprimer les métaux fixés à la cellulose.

LES PÂTES DE RÉCUPÉRATION

Dick Heederik

L’utilisation de papier usé ou recyclé comme matière première pour la fabrication de pâte se développe depuis plusieurs décennies et certaines usines à papier se servent presque exclusivement de papier récupéré. Dans certains pays, le papier usé est séparé des autres déchets ménagers avant d’être collecté. Ailleurs, on procède à un tri selon la qualité (carton ondulé, papier journal, papier fin, qualités variées, etc.) dans des usines spécialisées dans ce type de recyclage.

Le papier recyclé peut être retransformé en pâte au terme d’un processus relativement léger utilisant de l’eau et parfois de l’hydroxyde de sodium (NaOH). On peut extraire de petits morceaux de métal ou de plastique pendant ou après la retransformation en pâte à l’aide d’un câble de débris, d’un cyclone ou d’une centrifugeuse. Pour éliminer la charge, les colles et les résines, on insuffle de l’air dans la pâte liquide, en y ajoutant quelquefois des agents de floculation. La mousse qui renferme les produits chimiques non désirés est retirée. Le désencrage de la pâte s’effectue en plusieurs étapes, avec ou sans agents chimiques (dérivés d’acides gras surfactants) pour dissoudre les impuretés qui subsistent, et avec ou sans agent de blanchiment pour éclaircir la pâte. Le blanchiment présente l’inconvénient de réduire la longueur des fibres et donc de diminuer la qualité du papier obtenu. Les agents de blanchiment utilisés pour la fabrication de pâte recyclée sont en général comparables à ceux employés pour les pâtes mécaniques. Après les opérations de retrituration et de désencrage, la production des feuilles suit un processus qui s’apparente beaucoup à celui qui est employé pour la pâte faite à partir de fibres vierges.

LA PRODUCTION ET LA TRANSFORMATION DES FEUILLES: PÂTE COMMERCIALE, PAPIER, CARTON

George Astrakianakis et Judith Anderson

Les produits finis qui sortent des usines de pâtes et de papiers dépendent du processus de fabrication de la pâte et peuvent comprendre de la pâte commerciale ainsi que différents types de papier ou de carton. Ainsi, la pâte mécanique, relativement fragile, est transformée en produits à usage unique comme le papier journal et le papier de soie. La pâte kraft est transformée en produits à usages multiples: papier fin pour l’écriture, livres, sacs d’épicerie, etc. La pâte au bisulfite, essentiellement à base de cellulose, peut servir à fabriquer différentes choses: papiers spéciaux, rayonne, pellicule photographique, TNT, plastiques, adhésifs et même mélanges pour gâteaux et crèmes glacées. Les pâtes chimico-mécaniques possèdent une rigidité idéale pour la fabrication de carton ondulé. Les fibres des pâtes fabriquées à partir de papier recyclé sont habituellement plus courtes, moins souples et moins perméables à l’eau, ce qui les rend impropres à la production de papiers de grande qualité. Elles servent donc principalement à produire des articles en papier mince comme le papier de soie, le papier hygiénique, l’essuie-tout et les serviettes en papier.

Pour obtenir de la pâte commerciale, on tamise en principe la pâte aqueuse encore une fois et on en augmente la consistance (de 4 à 10%) avant de la faire passer à la machine à papier. La pâte est ensuite étendue sur une toile mobile de mailles métalliques ou en plastique à l’extrémité «humide» de la machine, où l’opérateur surveille la vitesse de la toile et la teneur en eau de la pâte (à la figure 72.9, on peut voir les presses et le couvercle du séchoir dans le coin supérieur gauche; dans les usines modernes, les conducteurs passent beaucoup de temps dans la salle de commande.) L’eau et le filtrat s’écoulent au travers de la toile, ne laissant plus qu’un réseau de fibres. La pâte passe entre différents rouleaux presseurs qui expriment l’eau et l’air jusqu’à ce que la densité de fibres atteigne entre 40 et 45%. Puis la feuille subit plusieurs étapes de séchage à chaud, pour obtenir une consistance de 90 à 95%. Enfin, elle est découpée et mise en balles. Une fois comprimées, ces balles sont enveloppées en vue de leur entreposage et de leur transport.

Bien que comparable en principe à la fabrication de feuilles de pâte, la fabrication de papier est beaucoup plus complexe. Pour maximiser la qualité du papier, certaines usines mélangent plusieurs pâtes (pâtes de bois dur, de bois tendre, kraft, pâtes au bisulfite, mécaniques ou recyclées). Selon le type de pâte employé, un nombre variable d’étapes est nécessaire pour produire une feuille de papier. En général, on réhydrate les pâtes commerciales séchées, alors que l’on dilue les pâtes entreposées qui présentent une densité élevée. Il arrive que l’on batte les fibres pour en augmenter le liant et améliorer ainsi la solidité des feuilles de papier. A l’extrémité «humide», la pâte est mélangée à des additifs (voir tableau 72.5) et passe, pour finir, à travers une série de cribles et de dispositifs de nettoyage. Elle est alors prête pour le traitement à la machine à papier.

Le régulateur de débit et la caisse d’arrivée distribuent une fine suspension (teneur de 1 à 3%) de pâte raffinée sur une toile animée d’un mouvement (semblable à celle d’une machine à pâte, mais se déplaçant beaucoup plus rapidement, parfois à plus de 55 km/h), qui transforme les fibres en une mince feuille feutrée. Celle-ci avance au travers de rouleaux presseurs jusqu’à la zone de séchage, où des rouleaux chauffés à la vapeur placés les uns à la suite des autres éliminent le plus gros de l’eau restante. A ce stade, les liaisons hydrogène entre les fibres sont établies. Pour finir, on procède au calandrage et au bobinage du papier. Le calandrage consiste à lustrer le papier et à l’amincir. Une fois séchée et calandrée, la feuille de papier est enroulée sur une bobine, étiquetée et acheminée jusqu’à l’entrepôt (on peut voir à la figure 72.10 les chutes de papier sous la bobine et le tableau de commande non encoffré). Des additifs «à sec» peuvent être ajoutés avant le calandrage sur la machine à papier ou hors machine par les entreprises de transformation au moment de l’enduisage.

On se sert de divers produits chimiques pour travailler la surface du papier et pour conférer aux feuilles certaines propriétés. Les additifs les plus courants (voir tableau 72.5) sont en général utilisés à une faible dose, mais quelques-uns dont l’argile et le talc peuvent représenter jusqu’à 40% du poids sec de certains papiers. Le tableau 72.5 renseigne aussi sur les additifs chimiques que l’on peut employer à des fins spécifiques ou pour des produits précis; certains sont mis en œuvre à de très faibles concentrations (des myxobactéricides, par exemple, sont ajoutés à l’eau à raison de quelques parties par million).

La fabrication de carton est semblable à celle du papier ou de la pâte. Un mélange de pâte et d’eau est étendu sur une toile mobile, l’eau en est éliminée, puis la feuille est séchée et stockée en rouleaux. Le processus diffère par la façon dont on donne de l’épaisseur à la feuille, par la superposition de couches et par la méthode de séchage. Le carton peut être fait d’une ou de plusieurs feuilles, ajoutées ou non à une âme centrale. Les feuilles sont habituellement fabriquées avec de la pâte kraft de bonne qualité (ou un mélange de pâte kraft et de pâte chimico-thermomécanique (PCTM)), tandis que l’âme est faite soit d’un mélange de pâte mi-chimique et de pâte recyclée bon marché, soit de pâte entièrement recyclée mélangée à d’autres déchets. Des revêtements, des pare-vapeurs et de multiples couches sont ajoutés selon la destination du produit afin que le contenu de l’emballage ne soit ni mouillé ni endommagé.

LA PRODUCTION D’ÉNERGIE ET LE TRAITEMENT DE L’EAU

George Astrakianakis et Judith Anderson

Outre la liqueur, les usines de pâte récupèrent une partie importante de l’énergie produite par la combustion de déchets et de sous-produits dans les chaudières. Des matières provenant du traitement des effluents, comme l’écorce, les déchets de bois et les boues séchées, sont brûlées pour alimenter les génératrices en vapeur.

Les usines de pâtes et de papiers consomment de grandes quantités d’eau douce. Pour produire 1 000 tonnes de pâte kraft blanchie, une usine peut utiliser plus de 150 millions de litres d’eau par jour, et une fabrique de papier encore davantage. Pour qu’elle n’endommage pas le matériel de l’usine et ne nuise pas à la qualité du produit, l’eau d’arrivée doit être débarrassée de tous contaminants, bactéries et minéraux. Le traitement administré dépend de la qualité de l’eau reçue: lits de sédimentation, filtres, floculants, chlore ou résines échangeuses d’ions. Quant à l’eau utilisée dans les chaudières d’alimentation et de récupération, elle est traitée en plus avec des produits de désoxygénation et des substances antirouille comme l’hydrazine et la morpholine pour éviter que des dépôts ne se forment dans la tuyauterie des chaudières, pour limiter la corrosion du métal et empêcher que de l’eau n’atteigne la turbine à vapeur.

LA PRODUCTION DE SUBSTANCES CHIMIQUES ET DE SOUS-PRODUITS

George Astrakianakis et Judith Anderson

De nombreux agents de blanchiment sont réactifs et présentent des risques pendant le transport; ils sont donc produits sur place ou à proximité. C’est toujours le cas pour le dioxyde de chlore (ClO₂), l’hypochlorite de sodium (NaOCl) et les peracides, alors que le chlore (Cl₂), l’hydroxyde de sodium ou la soude caustique (NaOH) sont habituellement fabriqués hors site. La résine liquide, dérivée de la résine et des acides gras que l’on extrait pendant la cuisson de la pâte kraft, peut être raffinée sur les lieux ou à l’extérieur. La térébenthine, sous-produit léger de la pâte kraft, est souvent recueillie et concentrée sur place, puis raffinée hors de l’usine.

Le dioxyde de chlore

Le dioxyde de chlore (ClO₂) est un réactif gazeux très puissant de couleur verdâtre. Toxique et corrosif, il explose à de fortes concentrations (10%) et se transforme rapidement en Cl₂ et O₂ en présence d’ultraviolets. Comme il faut le diluer avant de le stocker sous forme liquide, son transport en vrac est impossible.

Le ClO₂ est produit par réduction de chlorate de sodium (Na₂ClO₃) avec du dioxyde de soufre (SO₂), du méthanol, du sel ou de l’acide hydrochlorique. Le gaz qui sort du réacteur est condensé et stocké en solution à 10%. Aujourd’hui, les fabriques de ClO₂ atteignent une efficacité d’au moins 95%, et les petites quantités de Cl₂ qu’elles produisent sont récupérées ou éliminées des gaz de carneau. Des réactions secondaires peuvent se produire, selon la pureté des produits chimiques d’apport, de la température et d’autres facteurs. Les sous-produits sont remis dans le circuit, tandis que les produits chimiques résiduaires sont neutralisés et jetés.

L’hypochlorite de sodium

L’hypochlorite de sodium (NaOCl) est produit par association de Cl₂ à une solution diluée de NaOH. Il s’agit d’un mécanisme simple et automatique qui n’exige presque aucune intervention si ce n’est de surveiller la concentration de soude caustique de façon à éviter les résidus de Cl₂ dans la cuve.

Le chlore et la soude caustique

Le chlore (Cl₂), utilisé comme agent de blanchiment depuis le début des années mille huit cent, est un réactif gazeux très puissant, toxique, de couleur verte, qui devient corrosif en présence d’humidité. Le chlore est habituellement fabriqué sur place par transformation électrolytique de saumure (NaCl) en Cl₂ et NaOH, avant d’être livré au client sous forme liquide. Il existe trois méthodes de production industrielle de Cl₂: la cellule au mercure, la cellule à diaphragme et, depuis peu, la cellule à membrane. Le Cl₂ est toujours produit à l’anode. Il est ensuite refroidi, purifié, séché, liquéfié et acheminé jusqu’à l’usine. Dans les établissements importants ou éloignés, on pourra construire un centre de production à proximité, auquel cas le Cl₂ sera transporté sous forme de gaz.

La qualité du NaOH dépend du procédé employé parmi les trois existants. Avec l’ancienne méthode de la cellule au mercure, le sodium et le mercure se combinent pour former un amalgame qui se décompose dans l’eau. Le NaOH qui en résulte est presque pur. L’un des inconvénients de ce procédé est que le mercure contamine le lieu de travail et cause de graves problèmes environnementaux. Le NaOH produit avec une cellule à diaphragme est entraîné par la saumure utilisée et se concentre pour permettre une cristallisation et une séparation du sel. Pour le diaphragme, on se sert d’amiante. C’est avec les cellules à membrane que l’on obtient le NaOH le plus pur. Les ions de sodium traversent une membrane semi-perméable à base de résine, sans les ions de saumure ou de chlore, puis se combinent à l’eau ajoutée dans la chambre cathodique pour donner un NaOH pur. Chaque procédé produit de l’hydrogène, qui est habituellement traité et utilisé dans d’autres opérations ou comme combustible.

La production de résine liquide (tallöl)

La fabrication de pâte kraft à partir d’espèces très résineuses comme le pin produit du savon sodé composé de résine et d’acides gras. Ce savon est recueilli à la sortie des cuves de liqueur noire et des cuves d’écrémage qui interviennent dans la phase d’évaporation pendant la récupération des produits chimiques. Le savon raffiné, ou huile de résine, peut servir d’additif dans les carburants, d’agent de dépoussiérage, de stabilisateur pour les routes, de liant d’asphaltage et de goudron pour les toitures.

A l’usine de transformation, on entrepose le savon dans des cuves primaires pour permettre à la liqueur noire de se déposer au fond. Le savon qui déborde s’écoule dans des cuves secondaires. L’acide sulfurique et le savon décanté passent ensuite dans un réacteur, où ils sont chauffés à 100 °C, agités puis laissés au repos durant une nuit. La résine liquide brute est ensuite décantée dans un bassin pendant une autre journée. La couche supérieure, résine liquide brute sèche, est pompée dans une cuve de stockage afin d’être expédiée. La lignine cuite, déposée au fond, fera partie du lot suivant. L’acide sulfurique résiduaire est pompé dans une cuve de stockage, et la lignine qui a pu être entraînée se dépose au fond. La lignine restée dans le réacteur est concentrée en plusieurs cuissons, dissoute dans de la soude caustique à 20% puis réexpédiée dans la cuve primaire. Dans certains cas, la liqueur noire recueillie et la lignine résiduelle de toutes provenances sont concentrées et employées comme combustible.

La récupération de la térébenthine

Il est possible de récupérer de la térébenthine dans les gaz issus des lessiveurs et dans le concentré des évaporateurs de liqueur noire. Une fois condensés et mélangés, les gaz sont débarrassés de la térébenthine, qui est concentrée de nouveau, extraite et versée dans un décanteur. Dans le décanteur, on retire la partie située sur le dessus pour la stocker, tandis que la partie du fond est renvoyée au séparateur. A cause de sa nocivité et de son inflammabilité, la térébenthine brute est stockée à part, et on la traite habituellement hors site. Tous les gaz non condensables sont recueillis et incinérés dans les chaudières électriques, le four à chaux ou un four spécial. Il est possible de traiter la térébenthine pour la fabrication de camphre, de résines synthétiques, de solvants, de réactifs de flottation et d’insecticides.

LES RISQUES PROFESSIONNELS ET LES MOYENS DE PRÉVENTION

Kay Teschke, George Astrakianakis, Judith Anderson, Anya Keefe et Dick Heederik

Le tableau 72.6 donne un aperçu des risques auxquels on peut être exposé à chaque étape de la fabrication de pâte et de papier. Bien que ces risques soient propres à tel ou tel processus, ils peuvent toucher également des employés d’autres secteurs, en fonction des conditions atmosphériques et de la proximité des sources d’exposition, et selon que les travailleurs exécutent une ou plusieurs tâches (entre autres, contrôle de la qualité, tâches générales, entretien, etc.).

Le degré d’exposition aux risques énumérés au tableau 72.6 peut dépendre du niveau d’automatisation de l’usine. Autrefois, la fabrication de pâte et de papier était un processus semi-automatisé qui demandait beaucoup d’opérations manuelles. Les opérateurs étaient souvent assis devant un tableau de commande ouvert situé près de la machine pour pouvoir surveiller les effets de leurs interventions. On ouvrait à la main les soupapes placées au sommet et au bas du lessiveur et, pendant le remplissage, les gaz qu’il contenait étaient déplacés par les copeaux reçus (voir figure 72.11). Pour déterminer la quantité des produits chimiques, l’opérateur faisait appel à son expérience au lieu d’effectuer des prélèvements, et ses interventions dépendaient donc de ses compétences et de ses connaissances. Cette manière de procéder était parfois source d’erreurs. Ainsi, une chloration excessive de la pâte exposait les travailleurs situés en aval à une augmentation de la proportion d’agents de blanchiment. La plupart des usines modernes sont dotées de pompes et de soupapes électroniques qui peuvent être commandées à distance. Le contrôle des procédés dans des limites de tolérance étroites a exigé de recourir à des ordinateurs et à des moyens techniques sophistiqués. Les salles de commande sont installées à l’écart pour isoler l’électronique de la fabrication de pâte et de papier. En conséquence, les opérateurs travaillent habituellement dans des pièces climatisées qui les protègent du bruit, des vibrations, des températures excessives, de l’humidité et des produits chimiques que l’on retrouve en principe dans les ateliers de production. D’autres améliorations apportées au cadre de travail sont décrites ci-après.

LES ACCIDENTS ET LES MALADIES NON MALIGNES

Susan M. Kennedy et Kjell Torén

Les accidents

Les statistiques sur le nombre global d’accidents dans cette industrie sont peu nombreuses. Comparé à d’autres secteurs manufacturiers, le taux d’accident enregistré en Finlande en 1990 était inférieur à la moyenne; au Canada, celui constaté entre 1990 et 1994 était du même ordre que dans les autres branches; en 1988, aux Etats-Unis, il dépassait légèrement la moyenne; en Suède et en Allemagne, il était supérieur de 25 et 70% (BIT, 1992; Workers’ Compensation Board of British Colombia, 1995).

Les risques les plus fréquents d’accidents graves et mortels dans le secteur des pâtes et papiers sont liés au matériel de fabrication proprement dit ainsi qu’au poids et aux dimensions extrêmes des balles et des rouleaux. Une étude réalisée en 1993 par le gouvernement américain sur les accidents du travail mortels survenus entre 1979 et 1984 dans des fabriques de pâte, de papier et de carton (US Department of Commerce, 1993) montre que 28% des victimes étaient restées prises entre des rouleaux ou des machines (en des points de pincement ou de cisaillement) et que 18% avaient été écrasées par des objets qui étaient tombés ou avaient basculé, notamment des rouleaux et des balles. Plusieurs décès avaient été provoqués par une électrocution, par l’inhalation de sulfure d’hydrogène ou d’autres gaz toxiques, ou par des brûlures graves d’origine thermique ou chimique, et un seul cas par un épuisement dû à la chaleur. Le nombre d’accidents graves attribuables aux machines à papier serait en recul grâce à l’installation de nouveaux équipements dans certains pays. Dans le secteur de la transformation, le travail est devenu répétitif et monotone et les machines sont plus rapides et plus puissantes qu’autrefois. Bien que l’on ne possède pas de données précises sur ce secteur, on s’attend à une augmentation du nombre de lésions par hypersollicitation liées à ce type de travail.

Les maladies non malignes

Les problèmes de santé les mieux documentés qui touchent les travailleurs des fabriques de pâte sont les troubles respiratoires aigus et chroniques (Torén, Hagberg et Westberg, 1996). Une fuite ou un autre dysfonctionnement peut exposer les travailleurs à des concentrations extrêmement élevées de chlore, de dioxyde de chlore ou de dioxyde de soufre. Ils peuvent présenter alors de graves lésions pulmonaires, avec une forte inflammation des voies respiratoires et des écoulements dans les poumons, qui rendent une hospitalisation nécessaire. L’étendue des atteintes dépend de la durée de l’exposition, de son intensité et du gaz en cause. Chez les personnes ayant survécu à une exposition aiguë, un rétablissement complet est possible. Cependant, lorsque l’exposition est moins forte (dans le cas d’incidents qui résultent aussi habituellement d’un dysfonctionnement ou d’un déversement), le contact avec du chlore ou du dioxyde de chlore peut déclencher de l’asthme. De nombreux rapports et des études épidémiologiques signalent des cas d’asthme provoqués par un irritant et l’on a des preuves, aujourd’hui, que les troubles peuvent persister pendant de longues années après l’épisode accidentel. Des travailleurs exposés de façon similaire, mais qui ne développent pas d’asthme, peuvent constater une aggravation persistante de certains symptômes: irritation des muqueuses nasales, toux, respiration sifflante et baisse du débit expiratoire. Les sujets les plus exposés à ce genre de risque sont les préposés à l’entretien, ceux qui travaillent dans les installations de blanchiment et les travailleurs du bâtiment en poste dans les fabriques de pâte. L’absorption d’une importante quantité de dioxyde de chlore provoque aussi une irritation des yeux et donne l’impression de voir un halo autour des sources lumineuses.

Des études de mortalité montrent une augmentation des risques de décès par maladies respiratoires chez les travailleurs des fabriques de pâte ayant été exposés au dioxyde de soufre et aux poussières de papier (Jäppinen et Tola, 1990; Thoren, Järvholm et Morgan, 1989). De même, les symptômes respiratoires sont plus fréquents dans les fabriques de pâte au bisulfite chez les travailleurs exposés de façon chronique à de faibles quantités de dioxyde de soufre (Skalpe, 1964), alors que dans les usines de pâte classiques, on ne constate habituellement pas d’aggravation de l’obstruction des voies respiratoires. Une irritation du système respiratoire est également signalée par les personnes affectées à la récupération de la térébenthine — opération fréquente dans les fabriques de pâte — et qui, de ce fait, sont exposées à d’importantes concentrations de terpènes. On associe aussi les poussières de papier ouaté à l’aggravation de l’asthme et de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (Torén, Hagberg et Westberg, 1996).

Le contact avec des micro-organismes, surtout autour des tas de copeaux et de déchets, des écorceuses et des essoreuses de boues, augmente les risques de pneumopathie par hypersensibilité. Les exemples sont limités à des cas isolés d’alvéolite allergique extrinsèque, laquelle peut entraîner des lésions cicatricielles chroniques dans les poumons. La bagassose, pneumopathie par hypersensibilité associée au contact de micro-organismes thermophyles et de la bagasse (sous-produit de la canne à sucre), demeure un danger dans les usines où l’on utilise les fibres de bagasse.

Les autres éléments nocifs pour le système respiratoire que l’on rencontre couramment dans l’industrie des pâtes et papiers sont notamment les fumées produites lors des opérations de soudage d’acier inoxydable et l’amiante (voir, notamment, «L’amiante» dans le chapitre n^o 62 («Les composés minéraux et les produits chimiques à usage agricole»), «Le nickel» et «Le chrome» dans le chapitre n^o 63 («Les métaux: propriétés chimiques et toxicité»), dans la présente Encyclopédie. Le personnel d’entretien est le plus exposé à ces risques.

Les composés de soufre réduit (dont le sulfure d’hydrogène, les disulfures de diméthyle et les mercaptans), irritants oculaires puissants, peuvent engendrer des céphalées et des nausées chez certains travailleurs. Le seuil olfactif de ces composés est très bas (de l’ordre de la ppb) chez les individus qui n’ont encore jamais été exposés; en revanche, il est beaucoup plus élevé chez ceux qui travaillent depuis longtemps dans l’industrie. Des concentrations de l’ordre de 50 à 200 ppm produisent une fatigue olfactive qui rend incapable de détecter l’odeur pourtant caractéristique «d’œuf pourri». Une concentration plus forte entraîne une perte de conscience et une paralysie respiratoire pouvant évoluer vers la mort. Des décès provoqués par un contact avec des composés de soufre réduit dans des espaces confinés sont survenus dans plusieurs fabriques de pâte.

La mortalité par maladies cardio-vasculaires serait plus élevée chez les travailleurs des fabriques de pâtes et de papiers et, si l’on en croit certaines preuves dose-réponse, elle pourrait être liée à l’exposition à des composés de soufre réduit (Jäppinen, 1987; Jäppinen et Tola, 1990). Toutefois, cette augmentation pourrait aussi résulter de l’exposition au bruit et du travail posté, facteurs qui ont été associés à une augmentation des risques de cardiopathie ischémique dans d’autres branches.

Parmi les problèmes cutanés que l’on retrouve chez les travailleurs du secteur, il faut mentionner les brûlures aiguës d’origine chimique ou thermique et la dermite de contact (irritante et allergique). Dans les fabriques de pâte kraft, il arrive fréquemment qu’ils soient victimes de brûlures cutanées dues à des alcalis après un contact avec de la liqueur chaude ou des boues d’hydroxyde de calcium produites pendant la phase de récupération. La dermite de contact est plus répandue dans les fabriques de papier et les installations de transformation, car beaucoup d’additifs, d’agents de démoussage, de biocides, d’encres et de colles utilisés dans la fabrication du papier et des sous-produits ont sur la peau un effet irritant et sensibilisant marqué. La dermite peut résulter d’une exposition à ces produits chimiques mêmes ou de la manipulation de papier ou de sous-produits venant d’être traités.

Le bruit constitue une nuisance importante dans tous les secteurs de l’industrie des pâtes et papiers. D’après le ministère du Travail des Etats-Unis, le niveau de bruit dépasse 85 dBA dans plus de 75% des usines du secteur du papier et des produits dérivés, contre 49% dans les entreprises manufacturières en général, et plus de 40% des travailleurs sont exposés régulièrement à des niveaux sonores supérieurs à 85 dBA (US Department of Commerce, 1983). Souvent, les niveaux sonores autour des machines à papier, des déchiqueteuses et des chaudières de récupération dépassent largement 90 dBA. Les opérations de façonnage sont aussi extrêmement bruyantes. Pour protéger les personnes qui travaillent près des machines à papier, on installe des salles de commande fermées. Pour ce qui est des opérations de façonnage, pendant lesquelles l’opérateur se tient en général à proximité de la machine, on recourt rarement à ce type de mesure. Toutefois, lorsqu’on le fait, on constate une diminution de l’exposition non seulement aux poussières de papier mais aussi au bruit.

Il peut arriver que les températures dans les ateliers des machines à papier dépassent 60 °C. Cependant, on ne trouve aucune étude concernant les effets de la chaleur sur cette catégorie de travailleurs dans les publications scientifiques existantes.

LE CANCER

Kjell Torén et Kay Teschke

Le personnel du secteur des pâtes et papiers peut être exposé à de nombreuses substances désignées par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) comme étant des cancérogènes connus, probables ou possibles. L’amiante, réputé provoquer des cancers des poumons et des mésothéliomes, sert à isoler les tuyaux et les chaudières. Le talc, abondamment utilisé comme additif du papier, peut lui aussi être contaminé par de l’amiante. D’autres additifs du papier, dont les teintures à base de benzidine, le formaldéhyde et l’épichlorohydrine, sont des cancérogènes pro-bables pour l’être humain. On sait que le chrome hexavalent et les composés du nickel, produits par le soudage d’acier inoxydable, sont à l’origine de cancers du poumon et du nez. Le CIRC a rangé les poussières de bois parmi les cancérogènes connus, surtout à cause du nombre de cancers des voies nasales survenus chez les travailleurs exposés aux poussières de bois dur (CIRC, 1995). Les gaz d’échappement des moteurs diesel, l’hydrazine, le styrène, les huiles minérales, les chlorophénols et les dioxines, ainsi que les rayonnements ionisants figurent parmi les autres cancérogènes probables ou possibles qu’on retrouve dans les fabriques de pâtes et de papiers.

Il existe peu d’études épidémiologiques spécifiques à ce secteur et les résultats sont de toute façon rarement cohérents. Le plus souvent, les risques y sont réunis dans une large catégorie professionnelle appelée «pâtes et papiers» et, même dans les classifications plus détaillées, les travailleurs sont regroupés selon le mode de fabrication de la pâte et par type d’atelier. Les trois études de cohortes réalisées jusqu’à présent portent chacune sur moins de 4 000 individus. Plusieurs grandes études de ce type étaient en cours au moment de la rédaction de cette Encyclopédie ; le CIRC coordonnait une étude internationale multicentrique sur plus de 150 000 travailleurs du secteur pour mieux analyser les risques qui lui sont propres. Le présent article passe en revue les connaissances fournies par les études réalisées à ce jour. Pour plus de renseignements, on consultera les publications du CIRC (1981, 1987 et 1995) et les travaux de Torén, Persson et Wingren (1996). Les données concernant les cancers du poumon, de l’estomac et du sang sont résumées dans le tableau 72.7.

LES PROBLÈMES D’ENVIRONNEMENT ET DE SANTÉ PUBLIQUE

Anya Keefe et Kay Teschke

Grande consommatrice de ressources naturelles (bois, eau et énergie), l’industrie des pâtes et papiers contribue fortement à la pollution de l’eau, de l’air et du sol et est étroitement surveillée depuis quelques années. Ces inquiétudes apparaissent justifiées, vu la quantité de polluants rejetée dans l’eau par tonne de pâte (par exemple, 55 kg de demande biologique en oxygène, 70 kg de solides en suspension et jusqu’à 8 kg de composés organochlorés) et la quantité de pâte produite dans le monde chaque année (environ 180 millions de tonnes en 1994). En outre, les vieux papiers, qui ne sont recyclés qu’à concurrence de 35% environ, représentent une part importante des déchets solides rejetés dans le monde (quelque 150 millions sur les 500 millions de tonnes annuelles).

Autrefois, les concepteurs des usines de pâtes et de papiers ne se préoccupaient pas de limiter la pollution. De nombreux procédés employés dans l’industrie avaient été mis au point sans que l’on se soucie véritablement de réduire le volume d’effluents et la concentration de polluants. Depuis les années soixante-dix, la lutte contre la pollution fait partie intégrante des éléments qui interviennent dans la conception des usines en Europe, en Amérique du Nord et dans d’autres régions du monde. La figure 72.12 illustre les solutions adoptées entre 1980 et 1994 dans les usines canadiennes pour faire face à certains de ces problèmes écologiques: utilisation accrue des déchets de bois et du papier recyclable comme sources de fibres, et diminution de la demande en oxygène et du volume d’organochlorés dans les eaux usées.

La quantité et la source des solides en suspension ainsi que la demande en oxygène et les rejets toxiques dépendent des opérations effectuées (voir tableau 72.8). Du fait de la solubilisation des matières extractibles du bois sans récupération, ou presque, des produits chimiques et des acides résiniques, la fabrication de pâte au bisulfite et de PCTM produit des effluents extrêmement toxiques présentant une forte DBO. Les fabriques de pâte kraft ont toujours utilisé davantage de chlore pour le blanchiment, produisant en conséquence des effluents plus toxiques; toutefois, lorsqu’elles éliminent le Cl₂ du blanchiment et qu’elles procèdent à un traitement secondaire, leurs effluents présentent généralement une toxicité aiguë réduite, voire nulle, et leur toxicité subaiguë apparaît fortement diminuée.

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RÉFÉRENCES COMPLÉMENTAIRES

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