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Développement de procédés de recyclage: Vers la valorisation des déchets plasti

Développement de procédés de recyclage: Vers la valorisation des déchets plastiques Josselin MAYINGI (j.mayingi@critt.fr) Responsable du Département Polymères Josselin MAYINGI (j.mayingi@critt.fr) Responsable du Département Polymères • Augmentation des collectes: de 700kT en 2000 à 1100kT en 2012 post-consommation et chutes de production • Moins de 5% de plastiques réincorporés • 21ème: classement de la France en Europe Contexte Faible taux d’utilisation des déchets plastiques Deux plastiques sont principalement recyclés : polyéthylène téréphtalate (PET) et polyéthylène haute densité (PEhd) Source: Plastics Europe Recyclage 19% Valorisation énergétique 37% Décharge [POURCENTA GE] Quelques chiffres • 19,2% = Taux de recyclage des plastiques en 2012 (17,5% en 2000) Favoriser l’éco-conception et contribuer au développement durable Inciter les industriels à incorporer leurs déchets régénérés Limiter les déchets de production industrielle Régénérer et réutiliser les thermoplastiques en fin de vie Limiter le recyclage énergétique Favoriser la reprise des produits en fin de vie Nouvelles sources et nouvelles filières Séparation et lavage des déchets Extension des consignes de tri Volonté légale/marketing/politique/économique Directives européennes Enjeux Matière Plastique = formulation de polymères (mélanges incompatibles), d’additifs et de charges Tri des déchets plastiques Tri des déchets plastiques QUELLES SOLUTIONS? Problématiques Recyclage difficile des plastiques mélangés polymères incompatibles Recyclage difficile des plastiques mélangés polymères incompatibles Matière première secondaire obtenue par extrusion/granulation Dégradation: oxydation et ruptures de chaînes • Propriétés faibles: Mécaniques Thermiques Stabilité Odeur de produit de dégradation • Pollution chimique et physique  Qualité (contact alimentaire, application médicale et pharmaceutique) Matière première secondaire obtenue par extrusion/granulation Dégradation: oxydation et ruptures de chaînes • Propriétés faibles: Mécaniques Thermiques Stabilité Odeur de produit de dégradation • Pollution chimique et physique  Qualité (contact alimentaire, application médicale et pharmaceutique) Quelles solutions? Regranulation directe Minimisation des couts et des opérations de recyclage Simplification de la ligne de recyclage Ligne de recyclage: Lavage / Séparation / Regranulation Récupération de 2 types de déchets plastiques Plastiques dits lourds ou rigides (flacons, bouteilles, emballages rigides…) Plastiques dits légers ou souples (films, suremballages, films agricoles, …) Mais problème d’incompatibilité entre matières plastiques Quelles solutions? Extrusion Fabrication de produits non techniques Faibles propriétés des matières premières secondaires Applications: • Extérieur: équipements de terrain de jeu, mobilier urbain • Contenants: composteurs, conteneurs et poubelles, bacs à fleurs • Automobile: tapis de voiture • Maison: planchers • Route: Barrières, bornes Quelles solutions? Extrusion Déchets multi-matières Obtention de produits non techniques Ligne de recyclage: Lavage / Séparation / Regranulation MAIS difficultés persistantes: • Gisements de déchets de matières plastiques mal/insuffisamment triés • Produits multi-matières / multi-couches non séparables Déchets de matières plastiques en mélange Quelles solutions? Extrusion réactive Utilisation d’une extrudeuse comme réacteur chimique Combinaison de réactions chimiques « volontaires » et extrusion à l’état fondu AVANTAGES LIMITES Absence (quasi-)totale de solvant Limitée à des réactions chimiques rapides avec un temps de séjour court Plage de conditions de mélange étendue (larges domaines de viscosité, température, pression) Contrôle difficile de la sélectivité de certains types de réaction Modulable, à usage multiples… Limitée à des réactions chimiques avec faible dégagement de chaleur Applications industrielles Compatibilisation de mélanges polymères Recyclage chimique Consommation/ Utilisation du produit Ramassage – Collecte Tri des plastiques Mise en balle Broyage et lavage Transformation et régénération de la matière Fabrication de nouveaux produits LIBS Le recyclage au CRITT Matériaux Alsace NOUVEAUX MATERIAUX POLYMERES Nos interventions Valorisation des mélanges et « multi-couches » Problématique Réponses du CMA 3) Développement d’une nouvelle chimie 1) Compatibilisation chimique 2) Compatibilisation mécanique 2 sources de plastiques à recycler Multi-couches non séparables Déchets insuffisamment triés Le recyclage au CRITT Matériaux Alsace Objectifs Améliorer les propriétés des produits recyclés Elaboration d’une nouvelle matière recyclée transformable Mélangeur type Haake Extrudeuse bi-vis Procédés « batch » Reformulation des plastiques Procédé continu R&D Échelle laboratoire Pilote Industrialisation Production Procédés de compatibilisation Extrusion réactive Mise en forme des matières reformulées et recyclées Presse à injecter Caractérisation matière Caractérisation produit  Essais mécaniques (traction, choc…) Evaluation propriétés d’usage Evaluation efficacité étape mélange/compatibilisation  Spectromètre Infra-rouge: Efficacité greffage, dégradations des différentes phases de polymères  Analyse thermique : Dégradations des polymères  Microscope électronique : Dispersion et taille des phases Evaluation transformabilité  Indice de fluidité  Analyse thermique (calorimètre) Nos moyens de caractérisations Compatibilisation chimique par ajout d’agents chimiques Problématique Solutions Incompatibilité des polymères: PE/PET/PA/PP Diminution des propriétés du produit recyclé Formation de copolymères greffés à l’interface des polymères immiscibles Films « multicouches » à propriétés barrière associant différentes matières PEbd, copolymère d’éthylène, PA, PET Plastiques incompatbles Mise en forme Agents chimiques Réactifs utilisés: PA6, PET ou copolymères fonctionnalisés Recyclage de mélanges incompatibles Extrusion réactive Compatibilisation du mélange polymère (Formation un situ d’un copolymère à bloc ou greffé) Problématique Solutions  Recyclage des bouteilles en PEhd  Présence de PP dans les flux de déchets de bouteilles en PEhd Incompatibilité du PE et du PP  diminution des propriétés notamment mécaniques du produit recyclé Recyclage de mélanges incompatibles Extrusion réactive Méthode Formation de copolymères greffés à l’interface entre phases PE et PP par ajout d’un monomère ou de combinaison de monomères et d’un amorceur Compatibilisation chimique par ajout d’agents chimiques Solutions Formation de copolymères greffés à l’interface des polymères immiscibles Recyclage de mélanges incompatibles Extrusion réactive Mélange PEhd/PP Mise en forme Monomère(s) + amorceur Réactifs utilisés: Monomères: acrylate / anhydride maléique / Styrène Amorceur: peroxyde Amélioration des propriétés mécaniques dont résistance au choc Résultats Compatibilisation de mélange de polymère PE/PA et/ou PET Problématique Solutions  Recyclage de films multi-couches Développement de films multi-couches à propriétés barrière en associant différentes matières PE (PEbd, PEbdl,…), copolymère d’éthylène (EVOH, EVA,…) / PA / PET  Incompatibilité du PE et du PET ou du PA  défauts d’aspect et diminution des propriétés du produit recyclé Recyclage de mélanges incompatibles Extrusion réactive Méthode Formation in situ de copolymères greffés à l’interface entre les différentes phases de polymères Compatibilisation chimique par ajout d’agents chimiques Solutions Formation de copolymères greffés à l’interface des polymères immiscibles Recyclage de mélanges incompatibles Extrusion réactive Amélioration des propriétés du produit recyclé Résultats PA, PE ou autres copolymères fonctionnalisés Mélange PE / PA / PET Modification chimique du PET Problématique Solutions  Utilisation du PET recyclé pour des applications techniques  Produits en fin de vie soumis à des réactions de coupures de chaînes durant leur transformation et leur période d’emploi  Masse molaire trop faible pour des applications techniques Utilisation du PET Extrusion réactive Méthode Augmentation de la masse molaire du PET recyclé par réaction des fonctions carboxyliques et hydroxyles terminales du PET avec un réactif Modification chimique du PET Solutions Réaction des fonctions carboxyliques et hydroxyles terminales du PET Extrusion réactive Augmentation de la masse molaire Possibilité d’utiliser la matière recyclée pour des applications techniques Résultats Réactif: phosphanate PET Utilisation du PET Merci pour votre attention Josselin Mayingi Responsable Département Polymères CRITT Matériaux Alsace Mail: j.mayingi@critt.fr Tel: +33 (0)3 88 19 15 10 uploads/Industriel/ colloque-recyclage-mars-2016-jm.pdf