Des solutions opérationnelles à la question du recyclage des plastiques
Le projet
Au cœur des débats sur la transition écologique, le recyclage des plastiques est devenu une priorité politique pour les États européens avec le projet ambitieux de recycler 55% des polymères d’ici 2030. Encore plus ambitieuse, la France s’est quant à elle fixé l’objectif de 100% de plastiques recyclés en 2025 !
Cette volonté politique devient donc, et par la force d’une réglementation de plus en plus contraignante, une préoccupation majeure pour les industriels, quand ce n’est pas un cauchemar.
En effet, les polymères et composites, termes scientifiques pour qualifier les matières plastiques, sont toujours davantage présents aussi bien dans les produits industriels que dans les produits de consommation courante. Cette présence se justifie par leurs incomparables qualités au premier rang desquels la légèreté qui rend son utilisation incontournable, dans l’aéronautique et plus généralement dans les transports, pour alléger les structures et donc diminuer leur consommation énergétique à l’usage et donc, leur empreinte carbone.
Les matières plastiques n’en sont pas pour autant des produits totalement vertueux, même dans l’optique d’une politique de recyclage volontariste, car la multiplicité des formules des polymères existants, associée à leur résistance aux solvants, rend leur recyclage de plus en plus problématique, voire dans certains cas, impossible.
Ainsi, les industriels sont pris entre le feu d’une réglementation toujours plus contraignante et des impasses technologiques toujours plus nombreuses.
C’est à l’écoute des entreprises et dans ce contexte qu’a démarré fin février 2020, un ambitieux projet fédérant une trentaine de chercheurs issus des laboratoires des centres de recherche de l’institut Carnot M.I.N.E.S et qui combine les savoir-faire et compétences d’une communauté scientifique d'experts en physique, chimie, intelligence artificielle, modélisation mécanique et numérique.
Ce projet fédérateur bénéficie d’un financement de 800 000€ pour trois ans et regroupe trois axes techniques que sont la filière des bouteilles plastiques, la filière textile et les matériaux biosourcés. CE projet est soutenu par des pilotes scientifiques et des étudiants associés aux recherches.
Contact : jean-luc.bouvard@minesparis.psl.eu, coordinateur du projet Recyclabilité des Polymères , responsable du groupe Mécanique Physique des Polymères Industriels- MPI, Centre CEMEF , MINES Paris PSL
Equipes de recherche
Centre des matériaux des mines d’Alès (C2MA - IMT Mines Alès)
Matériaux et construction à faible impact environnemental.
Institut Clément Ader (ICA - IMT Mines Albi)
Optimisation des outillages et procédés de mise en forme, relations entre microstructure, procédé et comportement.
Focus sur quelques résultats
Filière bouteilles plastiques
Contrôle adaptatif du soufflage par jumelage numérique
Filière textile
Upcycling de textiles multi-composants
Pour la filière bouteilles plastiques, l’équipe cherche à faire évoluer le polyéthylène (PET) employé de façon massive dans le secteur alimentaire depuis les années 1970 en y intégrant du polymère issu du recyclage. Un défi commercial, scientifique et technique majeur, car pour augmenter la teneur des résines en PET obtenu par recyclage de bouteilles usagées, il faudra modifier les chaînes de soufflage et les rendre plus robustes. C’est ainsi que les chercheurs travaillent à une solution de contrôle adaptatif des réglages des machines de soufflage par jumelage numérique. Pour comprendre la « soufflabilité » des PET 100% recyclés, une étude des caractéristiques rhéologiques, thermiques et physico-chimiques des gisements PET vierge et recyclés a été réalisée. Les différents facteurs pouvant influer le processus de mise en forme des bouteilles ont été évalués. En parallèle, l’équipe s’attache à comprendre les comportements thermiques et mécaniques de ces nouveaux matériaux « mélanges », à l’éclairage de leur organisation microstructurale. L’issue est de comprendre quels sont les paramètres matériaux clés et déterministes pour optimiser le procédé de mise en forme par soufflage (minimisation du coût énergétique procédé, allègement matière et conservation des propriétés requises au cahier des charges « bouteilles »).
Plusieurs dizaines de millions de tonnes de textiles sont mis sur le marché chaque année. Un faible pourcentage est recyclé, le reste est brûlé ou envoyé en décharge. Comment recycler les déchets textiles multi-composants en appliquant le principe d’upcycling ?
L’équipe a développé des bio-aérogels à base de cellulose extraite de textiles usagés comme la rayonne, la viscose et le coton. Les aérogels ont été mis en forme de billes par la technique de prilling. Les diamètres des billes varient entre 0,5 et 1,5 mm, avec une distribution de taille monodisperse. La porosité des aérogels est très élevée, supérieure à 90% leur octroyant des propriétés très intéressantes pour le relargage de principes actifs dans des applications cosmétiques, pharmaceutiques ou agroalimentaires.
Pour aller plus loin, l’équipe travaille sur les procédés d’extraction de cellulose provenant du polycoton et sur la réutilisation du polyester séparé de la cellulose.
Travaillons ensemble
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