Du papier pour les pays en développement

Börje Kyrklund
BRÖJE KYRKLUND dirige la Sous-Division de la pâte et du papier du Département des forêts de la FAO.

Coûts comparés de divers procédés de fabrication

Au début des années soixante-dix, le procédé de fabrication de la pâte par voie thermomécanique suscita un vif intérêt dans les milieux de l'industrie papetière, tout d'abord parce qu'il offrait la possibilité d'obtenir par un procédé mécanique une pâte de bonne qualité, et ensuite parce qu'il serait inutile d'y ajouter de la pâte chimique pour fabriquer le papier journal. Le rêve que l'on caresse depuis longtemps de produire du papier journal à partir de pâte cent pour cent mécanique semblait ainsi se réaliser.

C'est alors que survint la crise de l'énergie, qui remettait en question le procédé thermomécanique en raison de sa forte consommation énergétique. On pouvait se demander si la suppression de la pâte chimique dans le mélange compensait le coût supplémentaire d'énergie. En outre, l'expérience acquise dans la fabrication de papier journal à partir de pâte thermomécanique pure révélait que, selon la matière première utilisée pour l'obtention de la pâte, on avait à l'impression une tendance plus ou moins marquée au peluchage. C'est pourquoi on incorpore maintenant à la pâte thermomécanique destinée à la fabrication de papier journal un peu de pâte chimique, mais moins que dans le cas d'utilisation de pâte mécanique obtenue par râpage sur meule ou par raffinage de copeaux.

Les fabricants d'équipement, selon qu'ils préconisaient le procédé thermomécanique ou le défibrage sur meule, présentaient dans leurs tracts publicitaires des arguments en faveur de l'un ou l'autre de ces procédés. D'un côté, on affirmait que 80 pour cent de l'énergie utilisée pour le défibrage dans le procédé thermomécanique pouvait être récupérée sous forme de vapeur, et utilisée pour le séchage du papier sans autre apport de vapeur; de l'autre, on assurait que, en raison de sa faible consommation d'énergie, le défibreur à meule était économiquement plus avantageux que le procédé thermomécanique. La comparaison des coûts de fabrication se fondait dans le dernier cas uniquement sur la production de pâte, les différences de composition du mélange dans l'une et l'autre hypothèse étant passées sous silence. De même, les publicités en faveur du procédé thermomécanique omettaient de dire que la chaleur finalement récupérée à partir du raffineur, après purification, était habituellement sous forme d'eau chaude.

Cependant, la firme United Paper Mills construit actuellement à Jämsänkoski (Finlande) une unité intégrée d'une capacité de 600 t/jour, dans la quelle la chaleur sera récupérée dans les raffineurs sous forme de vapeur à la pression voulue pour le sécheur de la machine à papier. Aucun autre apport de vapeur ne devrait être nécessaire, sinon pour le démarrage. Si ce projet est couronné de succès, cela signifiera que l'on peut réaliser d'importantes économies dans le facteur énergétique d'une telle usine. Néanmoins, faute d'informations confirmées au moment de la rédaction du présent article, nous n'avons pas pris en considération dans notre étude les possibilités de récupération de vapeur.

Vers la fin des années soixante-dix apparut un nouveau procédé de fabrication de pâte mécanique, qui connut un succès commercial immédiat. Il s'agit du procédé de défibrage par meule sous pression, qui permet d'obtenir une pâte de qualité équivalant à celle de la pâte thermomécanique, avec une consommation d'énergie du même ordre qu'avec le défibreur à meule normal.

Les comparaisons faites ici ne visent pas à déterminer la viabilité des fabriques de papier journal dans différentes conditions, mais simplement à confronter les investissements initiaux et les coûts de fabrication, sinon il aurait fallu prendre en compte le prix de revient net du papier journal, qui peut être très différent selon les pays. L'inclusion d'une variable supplémentaire ne ferait que compliquer l'ana lyse sans y ajouter quoi que ce soit de vraiment utile, étant donné qu'elle n'a d'autre objet que de comparer des procédés de fabrication.

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Les procédés choisis pour la comparaison des coûts sont les suivants: défibreur à meule, défibreur à meule sous pression, raffinage de copeaux, procédé thermomécanique en deux stades. Afin de parvenir à une juste appréciation des avantages et des inconvénients des différents procédés, on a pris comme base de comparaison le coût de fabrication du papier journal avec chacun de ces procédés, en tenant compte de la quantité de pâte chimique requise dans chaque cas et par conséquent de la quantité de pâte mécanique à produire pour obtenir une même quantité de papier journal.

Les capacités de production de pâte mécanique dans les exemples choisis étaient de 100 t/jour (poids anhydre) pour les procédés de défibrage sur meule et raffinage de copeaux, et de 120 t/jour pour les deux autres. En incorporant dans le mélange 20 pour cent de pâte chimique dans le premier cas, 10 pour cent dans le second, la production totale de papier journal correspondait à environ 140 t/jour, soit 46 000 t/an. Un tel chiffre représente certes une petite unité selon les normes actuelles des pays industrialisés, mais, pour les pays en développement, on peut considérer qu'il s'agit d'une unité de moyenne à grande taille. On a par ailleurs supposé que dans aucun cas le blanchiment ne serait nécessaire, et que toute l'énergie électrique serait achetée. Les rondins seraient écorcés mécaniquement et l'écorce utilisée comme combustible d'appoint pour la production de vapeur nécessaire à l'usine. La matière première utilisée serait le bois de pin, l'usine étant censée se situer dans un pays d'Amérique centrale.

Les estimations ci-après des coûts de premier établissement comprennent tous les investissements dans l'approvisionnement en bois, la fabrique de pâte, la fabrique de papier, les installations annexes pour la production de vapeur, l'alimentation en énergie et en eau, le traitement des effluents, les bureaux, les ateliers d'entretien, etc.

Les différences de coûts en capital entre les cas étudiés sont imputables aux postes de dépenses suivants: équipement pour l'approvisionnement en bois, la fabrication de la pâte et la fourniture d'électricité ainsi que leur installation; bâtiments et ingénierie.

Tous les autres coûts seraient pratiquement identiques. Le tableau 1 récapitule les coûts de premier établissement pour l'usine. Les estimations sont basées sur les prix en vigueur au second semestre 1980.

Malgré de grosses différences dans certains postes, notamment dans les coûts d'équipement pour l'approvisionnement en bois et l'unité de pâte, les écarts entre les différents coûts totaux estimés sont remarquablement faibles (voir tableau 2).

COMPARAISON DES COUTS DE PRODUCTION DU PAPIER JOURNAL AVEC LES PROCÉDÉS DE DÉFIBRAGE SOUS PRESSION ET THERMOMÉCANIQUE

Ces coûts totaux varient de 69 millions de dollars US pour le défibrage sur meule à 71,5 millions de dollars pour la pâte thermomécanique - soit un écart maximal d'environ 4 pour cent par rapport au total des investissements. On peut donc conclure que les différents procédés possibles de pâte mécanique exigent des investissements identiques de l'ordre de 70 millions de dollars - dès l'instant où les usines sont conçues avec le même degré de raffinement technique. Leur classement en fonction des investissements totaux dépend uniquement, en définitive, de l'origine et des coûts d'installation des équipements, les différences apparaissant dans le tableau 2 étant tout à fait dans les limites des variations de prix entre les différents fournisseurs et installateurs.

Pour l'évaluation des coûts de fabrication, on a supposé que seuls des bois ronds seraient utilisés comme matière première pour la pâte. Cette hypothèse défavorise quelque peu les procédés par raffinage de copeaux, mais l'emploi des résidus de scierie sera examiné à part dans la suite de l'étude. L'écorce est censée être brûlée en substitution partielle du mazout pour la production de vapeur. On a appliqué les barèmes de salaires en vigueur au second semestre de 1980 dans certains pays d'Amérique centrale, les coûts unitaires admis pour les principaux éléments du prix de revient sont indiqués dans le tableau 3.

Les coûts de fabrication estimés pour les différents cas sont donnés au tableau 4. Les investissements étant, comme nous l'avons vu, identiques dans tous les cas, c'est le procédé ayant le coût de fabrication le plus bas qui procurera automatiquement la rentabilité de l'investissement la plus élevée.

On peut immédiatement conclure que, aux termes des hypothèses retenues, les coûts de fabrication du papier journal sont minimaux avec le procédé thermomécanique et avec le procédé utilisant un défibreur à meule sous pression. Le procédé dont les coûts de fabrication sont le plus élevés est le raffinage de copeaux (18,8 millions de dollars par an), suivi par le défibreur à meule normal (17,6 millions de dollars). Vu ces résultats, il serait, semble-t-il, très intéressant d'étudier plus avant l'incidence que peuvent avoir les variations dans les coûts des facteurs de production sur les coûts de fabrication comparés des différents procédés, notamment du défibrage par meule sous pression et du procédé thermomécanique.

Un des avantages des procédés thermomécaniques et par raffinage de copeaux, dont nous n'avons pas encore parlé, est qu'ils permettent d'utiliser des résidus de scierie au lieu de bois ronds, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas où la fabrique de pâte et papier est intégrée à une scierie; les, résidus peuvent alors être réduits en copeaux, et amenés par transporteur directement sur l'aire d'entreposage de l'usine de pâte. Dans ce cas, le coût du bois à pâte sous forme de copeaux serait surtout imputé à des fins comptables. Si les copeaux ou les résidus provenaient d'une scierie non intégrée située assez loin de l'usine de pâte, i] faudrait prendre en compte le coût du chargement et du transport, de même que le prix réel demandé par la scierie, notamment s'il existe pour les résidus des utilisations concurrentes. Dans ce cas, le prix des résidus de scierie livrés à l'usine de pâte peut presque rejoindre celui des bois en rondins.

Tableau 1. Investissement initial pour une usine de papier journal de 46 000 t/an (utilisant différents procédés de fabrication de pâte mécanique)

Poste	Procédé
	Défibreur à meule	Défibreur à pression meule sous pression	Raffinage de copeaux	Pâte thermomécanique
	1 000 $ US
Equipement
- approvisionnement en bois	400	400	1 600	1600
- unité de fabrication de pâte	6 200	8 000	4 400	5 000
- fourniture d'énergie	1200	1200	1400	1600
- autres équipements et pièces de rechange	19 800	19 800	19 800	19 800
Total partiel équipement	27 600	29 400	27 200	28 000
Transport	2100	2 200	2100	2 200
Installation1	8 200	8 200	8 200	8 500
Bâtiments2	10 200	10 200	10 900	10 900
Total coûts directs	48 100	50 000	48 400	49 600
Frais généraux de construction	2 200	2 200	2 200	2 200
Ingénierie	2 800	2 900	3 300	3 500
Divers et imprévus	5 900	5 900	6100	6 200
Total général	59000	61000	60000	61500

¹ Comprend les frais généraux de l'installateur. On admet une proportion de 30 pour cent d'expatriés dans le personnel. - ² Comprend les frais généraux de l'entreprise de construction, l'aménagement du terrain et les travaux de V.R.D.

On pourrait avec le procédé de défibrage par meule sous pression se servir des noyaux de déroutage, comme il s'agit d'une matière première que l'on a du mal à se procurer, il n'en a pratiquement pas été tenu compte dans les considérations qui suivent.

Le graphique montre une comparaison entre les coûts de fabrication de papier journal avec le procédé de défibrage par meule sous pression et avec le procédé thermomécanique, étant entendu que la composition de fabrication contient dans les deux cas la même proportion de pâte chimique (la proportion réelle, qu'elle soit de O ou de 20 pour cent, ne change rien au résultat de cette comparaison, non plus que la taille de l'usine). Avec un prix du bois de 20 dollars US/m³, le coût de l'énergie pour le procédé thermomécanique ne devrait pas excéder 13 dollars US/MWh pour qu'il soit concurrentiel avec le procédé de défibrage par meule sous pression avec un prix du bois de 25 dollars US/m³. Il serait sans doute difficile de trouver où que ce soit un coût de l'énergie aussi bas. Cependant, avec un coût de l'énergie de 30 dollars US/MWh, comme supposé dans la comparaison de base, le procédé thermomécanique serait concurrentiel si le coût des résidus pouvait être abaissé à 14,50 dollars US/m³, ce qui serait sans doute possible dans le cas d'intégration avec une scierie, ou encore s'il n'existait pas d'utilisation concurrentielle pour les résidus.

Comme autre exemple d'interprétation du graphique, on peut faire remarquer qu'avec un coût de l'énergie de 50 dollars US/MWh et un coût du bois en rondins de 25 dollars US/m³, il faudrait disposer de résidus à un coût n'excédant pas 8 dollars US/m³ pour que le procédé thermomécanique soit concurrentiel avec le procédé de défibrage par meule sous pression. Il est toutefois douteux que la production de papier journal puisse être viable avec un tel coût de l'énergie, quel que soit le procédé employé.

D'après ces comparaisons, des disponibilités en résidus de scierie à un coût inférieur à celui des bois ronds pourraient, dans des conditions favorables, contribuer à abaisser suffisamment le coût de fabrication de la pâte thermomécanique destinée à la production de papier journal pour que ce procédé devienne financièrement avantageux par rapport au procédé de défibrage par meule sous pression, en dépit de sa forte consommation d'énergie.

Tableau 2. Investissements totaux pour une usine de papier journal de 46 000 t/an (utilisant différents procédés de fabrication de pâte mécanique)

Poste	Procédé
	Défibreur à meule	Défibreur à pression meule sous pression	Raffinage de copeaux	Pâte thermomécanique
	1 000 $ US
Investissement usine	59 000	61000	60 000	61 500
Dépenses de mise en route	2 000	2 000	2 000	2 000
Intérêts pendant la construction	5 900	6100	6 000	6 200
Capital d'exploitation	2100	1400	2 500	1800
Total investissements	69000	70 500	70 500	71500

Tableau 3. Prix unitaires supposés pour les principaux éléments du coût de fabrication

Poste	Unité	Coût
Bois	$/m3	25
Pâte chimique achetée	$/t (sec à l'air)	550
Mazout	$/t	130
Energie électrique	$/MWh	30

La comparaison entre les deux procédés de fabrication de pâte mécanique illustrée par le graphique suppose qu'il y a assez de bois pour alimenter l'un et l'autre. Cependant, on risque bien souvent de manquer de bois ronds pour approvisionner une fabrique de papier journal de bonne taille utilisant le procédé de défibrage par meule sous pression. La raison peut en être une concurrence de la part des scieries sur le marché de ces bois. Les prix que la papeterie serait amenée à payer pour s'assurer un approvisionnement suffisant en bois ronds pourraient alors devenir prohibitifs. Ce problème ne revêt pas évidemment la même acuité lorsque le bois provient de plantations de bois à pâte.

Utiliser des bois ronds pour fabriquer de la pâte, sans se préoccuper de savoir s'il serait possible de se servir des résidus de scierie à cette fin, revient à mal gérer les ressources forestières. Dès l'instant où ces résidus ne peuvent être employés ni dans l'industrie, pour en faire par exemple des panneaux, ni à des fins sociales, comme combustible domestique, ils n'ont aucune valeur, les scieries devant s'en débarrasser, par exemple en les brûlant. Il est incontestable que, du moment où apparaît une possibilité de les utiliser, ils prennent de la valeur, surtout s'il se présente plusieurs débouchés potentiels. Si la concurrence entre ces diverses utilisations est suffisante, le prix des résidus de scierie livrés à l'usine de papier journal peut augmenter jusqu'à atteindre presque celui des bois ronds. Bien que, du strict point de vue de la fabrique de papier, le recours aux résidus devienne alors moins intéressant, l'avantage subsiste d'une meilleure exploitation des ressources ligneuses. Aussi serait-il peut-être justifié d'installer une unité de production de pâte par le procédé de défibrage par meule sous pression, utilisant des bois ronds provenant principalement d'éclaircies, et une autre unité ayant recours au procédé thermomécanique pour l'utilisation des résidus de scierie.

Le tableau 5 donne quelques exemples de comparaison économique entre les diverses solutions possibles, faisant appel à l'un ou l'autre de ces procédés, ou aux deux. Dans le cas A, prévoyant uniquement la fabrication de pâte avec défibrage par meule sous pression, on suppose que l'usine de pâte inclut dans ses approvisionnements une certaine proportion de rondins d'un diamètre qui corresponde à la taille minimale des grumes de sciage. D'où le prix élevé du bois retenu, à savoir 30 dollars US/m³. Dans les cas B et C, on a supposé que les deux procédés étaient employés, et que la matière première utilisée comprenait des déchets de scierie. Les bois ronds employés dans ces deux cas se limitent aux grumes de faible valeur qui ne peuvent pas être utilisées les scieries.

Dans le premier cas, le coût total de fabrication du papier journal, basé essentiellement sur les données du tableau 4, est de 349 dollars/t. Avec un prix des résidus de scierie de 15 dollars/m³, conjugué avec une réduction du prix des bois ronds, le coût de fabrication s'abaisse à 339 dollars/t. Cela correspond au prix supposé des résidus lorsqu'il n'y a pas d'autres possibilités d'utilisation. Il faut souligner que dans le cas A, si l'on pouvait se procurer des bois ronds à un coût de 25 dollars/m³, le coût de fabrication serait, d'après le tableau 4, de 337 dollars/t de papier journal. Cela ne fait cependant qu'une différence de 2 dollars/t par rapport au cas B. et dans ce dernier cas, la vente des résidus constitue par ailleurs une source supplémentaire de revenus pour les scieries.

Dans le cas C, on suppose qu'il existe d'autres utilisations possibles pour les résidus de scierie, et que leur prix atteint un niveau auquel le coût de fabrication du papier journal rejoindrait celui du cas A. Dans ces conditions, la fabrique de papier journal pourrait payer jusqu'à 23 dollars/ m³ pour les résidus de scierie. Bien que le cas C n'offre aucun avantage par rapport au cas A en ce qui concerne le coût total de fabrication du papier journal, il conserve du point de vue de l'intérêt général l'avantage d'une meilleure valorisation des ressourcer, forestières.

Les exemples donnés dans le tableau 5 ne tiennent pas compte de l'effet des variations dans les proportions de pâte produite par l'un et l'autre procédés de défibrage. Ces proportions varient sans aucun doute, et leur rapport optimal dépend des conditions locales. Il suffit d'indiquer, pour donner une valeur extrême, qu'avec le seul procédé thermomécanique, le coût de fabrication du papier journal serait de 340 dollars/t, en supposant que l'on n'utilise comme matière première que des résidus de scierie à un coût de 15 dollars/m³, toutes les autres conditions étant par ailleurs identiques à celles des exemples ci-dessus

Bien que nous n'ayons pas pris ici en considération tous les cas particuliers possibles et tous les paramètres pouvant intervenir - comme par exemple l'influence des hausses éventuelles des coûts de l'énergie et du bois - certaines conclusions générales restent valables indépendamment des aspects que nous avons laissés de côte:

· L'investissement total dans une usine de papier journal ne dépend pas du procédé mécanique choisi pour l'obtention de la pâte.

· Les procédés les plus intéressants sont le procédé de défibrage par meule sous pression et le procédé thermomécanique.

· Le choix entre l'un ou l'autre de ces procédés dépend des conditions locales en ce qui concerne le coût de l'énergie électrique, et la disponibilité et le coût du bois sous forme de bois ronds et/ou de résidus de scierie.

Enfin, la conclusion la plus importante est que les deux procédés mentionnés ne se concurrencent pas forcément, mais peuvent dans bien des cas être complémentaires dans une même usine. Leur emploi combiné permet une meilleure valorisation des ressources forestières sans gaspillage de matière première ainsi qu'une réduction des coûts de fabrication du papier journal et, du même coup, l'amélioration globale de l'économie des industries forestières dans une région donnée.

Tableau 4. Coûts de fabrication annuels pour une usine de papier journal de 46 000 t/an

Poste	Procédé
	Défibreur à meule	Défibreur à pression meule sous pression	Raffinage de copeaux	Pâte thermomécanique
	1 000 $ US
Investissement usine	59 000	61000	60 000	61 500
Bois	2260	2770	2310	2860
Pâte chimique	5320	2660	5320	2660
Mazout	1580	1 510	1 570	1 510
Energie électrique	3000	3150	3930	4260
Alun	50	50	50	50
Colle de résine	130	130	130	130
Autres matières	1380	1440	1 560	1 560
Main-d'œuvre	1900	1900	1900	1900
Administration et frais généraux	1000	1000	1000	1000
Imprévus	980	890	1030	870
Total coûts de fabrication	17600	15500	18800	16800

Tableau 5. Conséquences économiques de la combinaison de procédés de fabrication de pâte mécanique pour papier journal

	Cas A	Cas B	Cas C
Procédé
- défibreur à meule sous pression	100	50	50
- pâte thermomécanique	-	50	50
Coût du bois ($/m3)
- bois ronds	30	25	25
- résidus	-	15	23
Coût de production du papier journal ($/t)
- bois	72,20	48,70	58,70
- énergie électrique	68,50	80,70	80,70
- autres coûts (tableau 4)	208,30	209,60	209,60
Total	349,00	339,00	349,00

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