Les mesures secondaires réduisent les émissions de SO2 en traitant, dans la cheminée, les polluants déjà émis et présents dans les effluents gazeux, contrairement aux mesures primaires qui réduisent les émissions à la source.

Parmi les techniques de réduction secondaires, les procédés régénératifs peuvent être distingués des autres procédés (non régénératifs). Les premiers permettent d'extraire le SO2, de le concentrer et de le récupérer sous forme de soufre élémentaire ou sous forme d'acide sulfurique.

Les procédés non régénératifs, par opposition aux procédés régénératifs, ne permettent pas la production d'acide sulfurique ou de soufre. Néanmoins les sous-produits de ces procédés peuvent être valorisés. En effet, certains procédés peuvent produire du gypse.

Les procédés de traitement des fumées sont contraignants à mettre en place. En effet, l'installation de ces procédés nécessite une unité de réception, de stockage et de distribution du réactif, un réacteur de mise en contact du réactif avec les effluents soufrés, un système de dépoussiérage efficace (filtres à manches ou électrofiltres) et un système de collecte et de stockage des résidus. Certains procédés requièrent, en plus, des unités de traitement des effluents liquides. Les procédés régénératifs, quant à eux, requièrent la mise en place d'unité de production de soufre (unité Claus) ou d'acide sulfurique en aval de la tour de lavage.

La mise en place de ces procédés sur des installations existantes est difficile et très coûteuse.

Procédés non régénératifs

Les principaux réactifs utilisés pour l'absorption du SO2 dans les procédés non régénératifs sont la chaux, le calcaire, la soude ou l'ammoniac. L'utilisation de chaux vive (CaO), de chaux éteinte (Ca(OH)2), ou de calcaire (CaCO3) entraîne la formation de sulfites et de sulfates, en présence d'oxygène.

Parmi les procédés non régénératifs, il faut distinguer les procédés par voie sèche, semi-humide, et par voie humide.

Procédés secs

Dans les procédés par voie sèche, l'épuration du SO2 contenu dans les gaz est faite par l'injection de chaux, de calcaire ou de bicarbonate de sodium sous forme pulvérulente dans les gaz à traiter. Les produits de la réaction (sulfates et sulfites de calcium) sont ensuite filtrés.

Pour permettre une bonne réduction, le temps de contact entre les effluents et le réactif doit être long. Les réactifs à surface spécifique importante sont donc privilégiés. Cette injection peut être faite dans le foyer de la chaudière, ou directement dans les fumées.

Du bicarbonate de sodium sec et broyé peut également être utilisé comme réactif. L'avantage de ce dernier est qu'il réagit également avec d'autres composés présents comme les oxydes d'azote NOX.

Ce procédé permet d'atteindre un taux de désulfuration moyen, compris entre 20 % et 50 % et peut atteindre 70 % dans des conditions optimales, avec une forte consommation de réactif. Cependant, une forte réduction du dioxyde de soufre entraîne une forte augmentation des émissions de particules. Ces émissions doivent être éliminées à l'aide d'un équipement bien dimensionné.

Ce procédé est difficilement applicable si le débit de gaz à traiter ou si la teneur en SO2 varie dans des proportions et à des vitesses importantes.

Procédés semi-humides

Dans un procédé semi-humide, le réactif est injecté sous forme d'une bouillie : lait de chaux ou de calcaire ou solution de carbonate de sodium. La réaction d'absorption a lieu de façon simultanée à la réaction d'évaporation de l'eau contenu dans le réactif. Ce procédé favorise le contact entre le réactif et le gaz à épurer. Les produits de la réaction, sulfites ou sulfates de calcium ou de sodium, doivent être filtrés. Un système efficace de dépoussiérage (filtres à manches, électrofiltres) avant rejet à l'atmosphère est donc nécessaire. Les produits de la réaction sont alors récupérés et traités pour être valorisés ou éliminés.

Le rendement de la désulfuration est meilleur que celui des procédés secs, pour une même quantité de réactif. L'efficacité de l'épuration dépend du type de réactif utilisé, de la quantité de réactif utilisée, de la teneur initiale en SO2, de la température et de la teneur en O2 des gaz. Ce procédé permet d'atteindre un taux de désulfuration moyen de 80 %.

Ce procédé est difficilement applicable si le débit de gaz à traiter ou si la teneur en SO2 varie dans des proportions et à des vitesses importantes.

Procédés humides

Les procédés par voie humide permettent, à l'aide d'un lavage des gaz de sortie, de piéger le SO2 formé lors de la combustion. Différents réactifs peuvent être utilisés : calcaire, chaux, carbonate de soude, eau de mer, ammoniaque, etc. Les procédés les plus répandus sont les procédés utilisant de la chaux ou du calcaire.

Des colonnes de lavage spécialement dimensionnées sont mises en œuvre. Les produits de réaction sont sous forme liquide et doivent être traités avant rejet. Diverses étapes de transformation permettent le traitement de ces résidus liquides.

Les procédés de lavage humides sont les plus performants des procédés à la chaux et au calcaire avec un taux de désulfuration est compris entre 95 et 98 %.

Ces procédés considérés très coûteux ne sont installés que sur des chaudières de puissance importante (> 300 MW).

Procédés régénératifs

Il s'agit de procédé par voie humide. C'est-à-dire que le réactif utilisé est en solution ou suspension dans l'eau de lavage. Différents réactifs peuvent être utilisés pour l'extraction du SO2.

Le procédé Wellman Lord, par exemple, consiste à absorber le SO2 dans une solution de sulfite de sodium pour former du bisulfite de sodium. Le SO2 est ensuite désorbé, puis concentré par condensation de l'eau. Les rejets gazeux récupérés sont envoyés vers une unité de fabrication de soufre. Ce type de procédé peut être décliné en utilisant une solution aqueuse d'amines, d'ammoniaque ou d'hydroxyde de magnésium.

Le SO2 peut également être adsorbé sur du charbon actif (procédé Sulfacid) où, en présence d'oxygène, il s'oxyde en SO3. De l'eau, de préférence déminéralisée, est aspergée sur le lit de charbon actif. De l'acide sulfurique est alors récupéré en bas du lit. Suivant la qualité de l'acide sulfurique produit, celui-ci peut être utilisé en interne ou revendu.

Cette technique implique de nombreuses contraintes sur les fumées à traiter : faible teneur en poussières, gamme de température de 50 à 80 °C, teneur en SO2 jusqu'à 2 % en volume et teneur en O2 5 fois supérieures à la teneur en SO2, etc.

La mise en place d'un système de dépoussiérage très efficace (filtres à manches ou électrofiltres) est donc nécessaire en amont du système.

De la soude peut également être utilisé comme absorbant mais les contraintes matérielles et économiques de ce procédé sont telles que son implantation se limite à des sites de traitement de produits pétroliers qui ont déjà, pour d'autres usages, mis en place des unités de fabrication de soufre (Unité Claus).

Les procédés régénératifs sont parmi les plus performants. Leur taux de désulfuration est compris entre 95 % et 98 %. Mais ces procédés nécessitent des installations coûteuses et très encombrantes en aval des équipements de combustion qui limitent leur application à des chaudières de puissance importante (> 300 MW).