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L’éco-conception et le recyclage du véhicule automobile Philippe ROLLAND, Responsable Homologation Recyclage

RENAULT SAS-Direction de l’Ingénierie des Matériaux 78288 GUYANCOURT

Introduction......................................................................................................................... 1 Les matériaux de l’automobile : ......................................................................................... 1 Recyclage : le schéma 4 phases .......................................................................................... 2 La problématique du recyclage........................................................................................... 3 Qu’est-ce que l’éco-conception ?........................................................................................ 3 Pourquoi l’éco-conception ? ............................................................................................... 4 Processus d’éco-conception ................................................................................................ 5 Capitalisation de l’éco-conception...................................................................................... 5 Les résultats obtenus et les travaux en cours ...................................................................... 5 Réponse aux contraintes réglementaires : Evolution du processus, le portail de déclaration matières substances IMDS.................................................................................................. 6 Conclusion .......................................................................................................................... 8 Bibliographie....................................................................................................................... 9

Introduction La conception d’un véhicule fait appel à de nombreux métiers. Pour la conception, le véhicule est découpé en fonctions élémentaires : direction, échappement, freinage, climatisation, pneus, etc. Chaque fonction est confiée à une équipe dont les objectifs intégrent la prise en compte de l’environnement et du recyclage. Cet article va illustrer par l’exemple l’application à l’automobile des principes de conception en vue du recyclage.

Les matériaux de l’automobile : La diversité des matériaux employés dans l’automobile est grande, mais les métaux restent prépondérants avec 70 à 74% de la masse du véhicule, même si leur part tend à diminuer au profit des plastiques. Les matériaux ferreux représentent les 2/3 des métaux employés et l’aluminium environ 1/10. Viennent ensuite les polymères (12% de la masse du véhicule) puis les élastomères (5%), suivis du verre et des fluides qui sont au même niveau (3%). Notons que le véhicule automobile reste parmi les produits de consommation les mieux recyclés et valorisés, le recyclage des métaux étant rentable et réalisé industriellement depuis longtemps et celui des plastiques le devenant, compte tenu de l’évolution récente des cours des matières premières.

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Un véhicule se décompose en 7 grandes catégories de matériaux. Il est constitué en moyenne de :

Part métallique / part plastiques

Les matériaux utilisés dans l’automobile

74%

5%3% 3%

12%

1%2%Métaux

Polymères

Elastomères

Verres

Fluides

Matériaux naturels

autres

9%

6%

56%

26%

1%1%

1%

Acier

Aluminium

Fonte

Cuivre

Plomb

autres métaux

autres matèriauxPE9%

PES6%

ABS5%

PA6%

PUR-E11%

Autres17%

PP46%

Recyclage : le schéma 4 phases Le recyclage se décompose en quatre phases La phase 1, appelée « prétraitement » a pour but la mise en sécurité du véhicule hors d’usage (VHU) qui est initialement considéré comme déchet dangereux. Cette phase 1 comprend l’explosion des airbags, la dépollution (extraction des fluides : essence avec un outil « récu’carbu » développé spécialement pour éviter tout risque d’étincelle, huiles, liquides glycolés…), démontage du catalyseur, de la batterie. Cette phase représente environ 7% de la masse du véhicule. La phase 2 de démontage représente elle aussi environ 7% de la masse du véhicule. Au cours de cette phase, le démolisseur démonte de grosses pièces qui vont être réutilisées (échange standard par exemple), ou bien recyclées comme les boucliers, vitres, mousses de sièges. Le véhicule est ensuite broyé au cours de la phase 3 et le broyat est séparé en 4 fractions au moins : les métaux ferreux, les non ferreux et les résidus de broyage (lourds et légers). Les métaux sont alors recyclés. La phase 4 correspond aux 10% de la masse du véhicule valorisée énergétiquement, mais comprend aussi les matériaux triés après broyage et recyclés. Des technologies de tri post broyage émergent industriellement, notamment pour le polypropylène, et commencent à se déployer sur l’Europe. Renault utilise actuellement 25 000 tonnes par an de polypropylène recyclé.

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Recyclage : Schéma des 4 Phases

PHASE 1

PréPré--traitementtraitement

Mise en sécurité

dépollution( fluides)

Démontage lié à la réglementation

PHASE 2

Démontage

Valorisationmatière

Pare-briseVitres latérales

Boucliers Av, Ar.

Broyage et tri

PHASE 3

Valorisationde la

fraction métallique

Traitement des résidus de broyage

Valorisation énergétique

Et si possible

Tri et valorisationdes résidusde broyage

PHASE 4

% d

e l

a m

ass

e d

uvéh

icu

le

X

Y

85

0

95

La problématique du recyclage La problématique principale du recyclage est le coût. Tout véhicule est recyclable à 95%, voire même à 99,9%, si l’on ne prend pas en compte les contraintes économiques. Concevoir un véhicule en vue du recyclage, c’est diminuer le coût du traitement du véhicule en fin de vie. Dès 2003, le responsable du recyclage chez Renault notait les principes de la politique menée pour réduire le coût des opérations de démontage et de recyclage : (13) « L’extraction des grandes pièces plastiques ne peut se concevoir que si l’économie du système génère une valeur positive mesurée sur l’ensemble de la filière. En effet, l’objectif de valorisation à hauteur de 95% en masse d’un véhicule hors d’usage n’est pas une contrainte technique en soi (il est toujours techniquement possible de « recycler à 100% » un produit) mais devient un obstacle économique si le concepteur n’a pas intégré le coût du démontage dès l’étude avant-projet. C’est pourquoi Renault a engagé sur ses nouveaux véhicules des actions de conception afin de réduire le coût des opérations de recyclage sur les deux premières phases du traitement en fin de vie (phase de dépollution et phase de démontage) sur les pièces cibles choisies pour leur capacité à être valorisées, par exemple : le bac à batterie, le réservoir à carburant et les contenants de fluides, les boucliers, les mousses de sièges, les pièces d’habillage intérieures. Pour chaque fonction, l’accessibilité et les modes de fixation sont optimisés afin de réduire le temps de démontage (réduction du nombre de fixations, préconisation de vis ¼ de tour, des plastirivets, suppression du collage pour les revêtements de pièces d’habitacle…). » Ces principes d’éco-conception sont largement appliqués sur toute la gamme Renault.

Qu’est-ce que l’éco-conception ? L’ADEME nous donne une définition (11) :

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« Éco-conception : prise en compte de la protection de l’environnement dans la conception des biens et des services. Elle permet de mettre sur le marché des produits plus respectueux de l’environnement tout au long de leur cycle de vie, c’est à dire depuis l’extraction des matières premières jusqu’aux déchets issus de leur fabrication, de leur utilisation et de leur abandon. » Resnews complète cette définition (10) « C'est lors du sommet de la Terre à Rio de Janeiro en 1992 qu'a été défini le terme d'éco-conception. Il désigne une démarche qui s'inscrit dans la mise en oeuvre de la politique environnementale de l'entreprise et qui intègre toutes les étapes du cycle de vie du produit depuis sa fabrication jusqu'à son élimination. L'éco-conception prend en compte les impacts environnementaux générés par le produit : - consommation de matières premières et d'énergie, - rejets dans l'air, l'eau, les sols - production de déchets - transformation des milieux naturels et du cadre de vie. L'objectif de l'éco-conception est de parvenir à réduire les impacts en conservant la qualité d'usage du produit. » Dans les bureaux d’étude de Renault, l’éco-conception est une pratique très concrète et bien ancrée. Elle repose sur 3 documents principaux (1, 2 et 3) que les concepteurs de Renault et des fournisseurs doivent appliquer.

Pourquoi l’éco-conception ? L’environnement fait partie des priorités de Renault (1) : « RENAULT s'est fixé l'objectif de minimiser l'impact de la fin de vie de ses véhicules sur l'environnement. Pour atteindre cet objectif RENAULT met en place des indicateurs recyclage afin d'améliorer la recyclabilité des véhicules. » Cet engagement volontaire s’est d’abord traduit par la mise en place d’un accord-cadre le 10 mars 1993, conclu entre les pouvoirs publics et des acteurs de la filière automobile (les constructeurs automobiles français Renault et PSA, auxquels sont venus se rajouter de nombreux importateurs en 1995, les industriels démolisseurs et broyeurs, équipementiers automobiles, les syndicats de fabricants de matériaux métalliques et plastiques). L’accord-cadre avait pour objectifs de limiter les déchets mis en décharge à 15 % du poids du véhicule en 2002, et descendre à 5% vers 2015. Cet engagement volontaire a naturellement permis de répondre aux contraintes réglementaires qui fixent maintenant de façon précise les objectifs quantifiés et le planning de suppression des métaux lourds et de recyclage des véhicules automobiles. Dès 2000, l’ADEME constate les progrès réalisés par le travail commun des constructeurs automobiles et de toute la filière du recyclage (12). La Directive Européenne « VHU » (Véhicules Hors d’Usage), N° 2000/53/CE a été votée le 18/09/2000. Elle réduit très fortement, dès 2003, l’utilisation des 4 métaux lourds (Cd, Pb, Hg, CrVI), introduit l’obligation du marquage des pièces plastiques, favorise l’introduction d’une part croissante de matières recyclée dans les nouveaux véhicules et prévoit la responsabilité économique du producteur. La directive impose des taux de recyclage et valorisation, en pourcentage de masse par véhicule : dès 2006, 80% de réutilisation et recyclage, et 85% de réutilisation et valorisation dont 5% de valorisation

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énergétique. A partir de 2015, 85% de Réutilisation et Recyclage, et 95% de Réutilisation et Valorisation dont 10% de Valorisation énergétique. Cette directive « VHU » contient en germe la directive « homologation recyclage » N°2005/64/CE. L’homologation est une obligation réglementaire, nécessaire pour pouvoir commercialiser un véhicule. L’homologation recyclage concerne tous les nouveaux véhicules homologués à partir de 2008 et les véhicules encore commercialisés mi 2010. Le constructeur automobile doit être capable de démontrer par le calcul, au moment où le véhicule est conçu, qu’il est recyclable à 85% et valorisable à 95%.

Processus d’éco-conception Le recyclage est maintenant une « prestation client » à part entière, au même titre que la sécurité ou la consommation. A chaque nouveau projet véhicule est associée une personne de la direction des matériaux nommée « pilote prestation client recyclage » qui aide les concepteurs à intégrer les objectifs de recyclabilité dans chaque pièce importante du véhicule. Les critères sont les suivants : d’abord des critères substances et matériaux - limiter l’emploi de substances dangereuses, les remplacer chaque fois qu’une solution alternative existe, et limiter la diversité des matériaux, ou employer des matériaux compatibles. Ensuite des critères liés à la conception : facilité de mise en sécurité du véhicule par l’explosion des airbags, l’extraction des fluides dangereux (essence, liquide de refroidissement, huile…) lors du prétraitement, démontage des piles et du catalyseur. Puis est étudiée la facilité de démontage des pièces destinées à la valorisation matières, en facilitant l’accès et optimisant les fixations (emploi de fixations permettant le démontage rapide). L’utilisation de matière recyclée, le plus souvent du polypropylène, est fortement encouragée. Conjointement au processus d’éco-conception ont été développés des outils comme le marteau monocoup permettant de percuter les vis ou bouterolles des pièces plastiques, un découpeur de pare brise (marteau burineur) ou des canules de pompage des fluides. En aval du processus d’éco-conception, les informations matières des pièces recyclables sont mises à disposition des recycleurs par l’intermédiaire du logiciel interconstructeurs IDIS.

Capitalisation de l’éco-conception Des guides d’éco-conception, la mise en place d’un indice de recyclabilité à la fonction, et la liste de substances interdites ou à éviter (1 à 3) capitalisent les connaissances à destination des concepteurs qui sont de plus en plus chez les fournisseurs équipementiers. En effet, 80% des pièces d’une voiture sont achetées. Des guides d’éco-conception par matériau ont récemment vu le jour. Ils tiennent sur un format A4, sont donc faciles à lire et à appliquer.

Les résultats obtenus et les travaux en cours Une grande avancée a été la réduction de la diversité des matériaux par l’utilisation massive des polyoléfines (les polyoléfines dépassent aujourd’hui 50% de la masse des plastiques employés dans le véhicule), avec l’exemple de la planche de bord de la Clio2 en 1998. Cette expérience trouve son aboutissement sur le tableau de bord Modus en 2004. L’intégration efficace de l’éco-conception au processus de conception véhicule est illustrée par la planche de bord de Modus qui a récemment valu à Renault un prix Entreprise environnement remis le 29/11/2005 par Nelly Olin , ministre de l’écologie et du développement durable.

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Bouclier multimatériaux

Pour être valorisé, il nécessitel’extraction de plusieurs

constituants dont l’absorbeur de choc, le spoiler, les

antibrouillards, des agrafes et des rivets...

Bouclier monomatériau PP

Fixations à démontage rapide(quart de tour)

Dépose en moins de 2 minutes

Eco conception Phase 2 Exemple de pièces cibles : les boucliers

IRF=8/20IRF=16/20

Laguna II Mégane II

D’abord, supprimer les métaux lourds et substances dangereuses (00-10-050)

D’autres exemples sont présentés : amélioration du pré-traitement par l’identification des points de perçage de tous les réservoirs ou point bas des amortisseurs, systèmes de démontage rapide ou d’extraction rapide des fluides et matériaux recyclables, réduction de l’utilisation de matériaux chlorés… Ces exemples concernent les phases 1 et 2 du recyclage. L’amélioration de la qualité des métaux recyclés – qui correspond à la phase 3 du recyclage - est un nouvel enjeu. En effet, le recyclage peut avoir pour conséquence d’enrichir les métaux en éléments résiduels, en particulier le cuivre. Le cuivre est largement présent dans la voiture mais indésirable dans l’acier comme dans l’aluminium recyclé. Il faut de plus veiller au taux de fer dans l’aluminium recyclé et aux taux d’étain, de molybdène et de nickel dans les aciers recyclés. Le point sur lequel tous les bureaux d’études travaillent actuellement est la suppression du chrome VI utilisé pour l’anti-corrosion. Il sera interdit sur tous les véhicules mis sur le marché à partir du 1/7/2007. Le chrome VI est principalement utilisé comme passivant dans les revêtements anticorrosion à base de Zinc. Plusieurs milliers de pièces sont concernées. Le remplacement du chrome VI est loin d’être simple puisque sa disparition a bien sûr un impact sur la tenue corrosion des revêtements, mais aussi sur certains coefficients de frottement, ce qui amène à de longues et lourdes validations des pièces dans leur environnement de fonctionnement lorsqu’il s’agit de pièces de sécurité par exemple, et impose souvent de nouvelles mises au point des processus de montage en usine.

Réponse aux contraintes réglementaires : Evolution du processus, le portail de déclaration matières substances IMDS L’impact réglementaire le plus récent est la nouvelle réglementation homologation recyclage. Le constructeur automobile va devoir être capable de prouver que tout

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véhicule est, dès sa conception, recyclable à 85% et valorisable à 95%. Le processus se décompose en 3 grandes étapes :

1) Capitaliser la connaissance des matières et substances des pièces du véhicule 2) Définir une stratégie de recyclage « à grande échelle »

3) Être capable de réaliser le calcul de recyclabilité pour un véhicule de chaque modèle commercialisé. Il s’agit de réaliser un calcul de la répartition des matières dans les 4 phases du recyclage pour le véhicule « représentant le plus grand défi en terme de recyclabilité » selon la directive 2000/53/CE. Les étapes 1 et 2 font l’objet d’un audit par les autorités d’homologation. 1) Répondre à l’homologation recyclage nécessite de disposer de toutes les informations matières substances de toutes les pièces ou matières que l’on retrouve sur le véhicule lors de sa vente au client. Contractuellement, tous les fournisseurs de rang 1 de Renault doivent faire ces déclarations au moment où la conception de la pièce est terminée et l’investissement dans les outillages industriels décidé. Dès 1999 a été mis en place par Renault le système de reporting « MCV » qui est maintenant remplacé par le portail mondial « IMDS » (4) (www.mdsystem.com). Renault, à l’instar de la très grande majorité des constructeurs mondiaux, utilise le portail IMDS pour recevoir l’information matières substances. L’utilisation de ce système devient obligatoire à partir du 22 Novembre 2006. Pour toute nouvelle pièce, ou pour chaque modification de pièce, le fournisseur fait une déclaration matières substances -en détaillant la nomenclature des pièces qu’il fournit (en sous pièces élémentaires) -pour chaque sous-pièce élémentaire, le fournisseur donne la matière employée et liste les substances contenues dans cette matière, selon la norme substances de Renault (00-10-050, actuellement en version F) La force d’IMDS est son système d’envois successifs des déclarations matières substances, illustré dans la figure suivante ci-dessous. En effet, la personne la mieux placée pour connaître ces informations est le fournisseur qui fabrique la matière ou le traitement de surface tel qu’il va se retrouver sur la voiture vendue. C’est souvent un fournisseur de rang supérieur à 1, comme le sont les sidérurgistes, les chimistes fabricants de matières plastiques, ou les formulateurs et applicateurs de traitements de surface. C’est donc ce fournisseur qui va déclarer les matières et substances utilisées dans les pièces qui vont être montées sur la voiture.

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21 Philippe Rolland RENAULT

Qu’est ce qu’IMDS (International Material Data System)?

Portail Internet pour déclarer les matières et substances des pièces et matières

Principe de fonctionnement d’IMDS :

Système d’envois successifs des déclarations matières substances :

Collecte et validation des données matières substances

Accepte (ou rejette) la

déclaration

Demande une déclaration

Demande une déclaration

Fournis-seur de

rang N+1

Fournisseur de rang N

Fournis-seur de rang 2

Fournis-seur de rang 1

Propose une déclaration

Propose une déclaration

Demande une déclaration (ANPQP 2.6)

Le concepteur accepte (ou rejette)

la déclaration

Accepte (ou rejette) la

déclaration

Propose une déclaration

I N T E R N A T I O N A L

2) la stratégie de recyclage repose sur l’existence de filières de recyclage, industrielles ou en cours de développement. L’existence de filières de recyclage autonomes et rentables est donc essentielle. Renault promeut l’étude de nouvelles filières, toujours en partenariat avec l’industrie du recyclage et souvent avec des laboratoires de recherche. 3) Le calcul de la recyclabilité, défini dans le norme ISO 22628, du « véhicule représentant le plus grand défi en terme de recyclage » nécessite la mise en place d’un système d’information interne qui fait le lien entre les déclarations pièce à pièce réalisées par les fournisseurs et la nomenclature d’un véhicule, c'est-à-dire la liste des 2000 à 3000 pièces différentes qui composent une voiture réelle. Ce système d’information doit être connecté aux autres systèmes de gestion de la nomenclature et des plans des pièces.

Conclusion La prise en compte de l’éco-conception et du recyclage dans le développement automobile est incontournable. Renault l’a compris depuis de nombreuses années et l’a totalement intégré à ses processus de conception véhicule. Dès 2002, la Mégane II était ainsi la première voiture au monde à intégrer des pièces recyclées et à être recyclable à 95 % de son poids. Renault est aujourd'hui le premier fabricant à concevoir des pièces en plastique directement recyclé. Cette démarche permet de répondre aux attentes d’une part croissante des clients, mais aussi d’actionnaires. En effet, Renault vient d’obtenir une excellente cotation lors du plus important rating inter constructeurs sur l'environnement réalisé par OEKOM research, l’éco-conception ayant été particulièrement appréciée. D’autre part, Renault progresse dans son engagement de faire de l’éco-conception et du recyclage une activité économiquement rentable. Et c’est bien le meilleur moyen de promouvoir l’éco-conception.

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A court terme, deux challenges sont à relever : -la suppression des métaux lourds dont chrome VI, toutes les pièces livrées à Renault devant être exemptes de chrome VI fin 2006 -la réalisation immédiate des déclarations matière substances dans le portail internet IMDS, qui permettra à Renault de répondre à la nouvelle réglementation homologation recyclage en 2008, donc de pouvoir … continuer à vendre ses voitures ! A moyen terme, le développement des filières de recyclage pérennes, ainsi que l’augmentation de l’intégration de matière recyclée dans les véhicules sont des axes de travail importants.

Bibliographie (1) Norme Renault 00 10 060, Conception en vue du recyclage (2) Norme Renault 00 10 098, Indicateurs de recyclage (3) Norme Renault 00 10 050—F, Substances a usages interdits ou soumis a restrictions listes et modalités de déclaration (4) Guide d’utilisation d’IMDS pour les fournisseurs de Renault, disponible sur le portail fournisseur de Renault et sur le portail IMDS (www.mdsystem.com) (5) F. Abraham – R. Lassartesses, Eco conception recyclage - Application à l’Aluminium et aux Métaux ferreux, Présentation au cercle d’étude des métaux, le 30 Mai 2006 (6) DIRECTIVE 2000/53/CE DU PARLEMENT EUROPÉEN ET DU CONSEIL du 18 septembre 2000 relative aux véhicules hors d'usage (7) DIRECTIVE 2005/64/CE DU PARLEMENT EUROPÉEN ET DU CONSEIL du 26 octobre 2005 concernant la réception par type des véhicules à moteur au regard des possibilités de leur réutilisation, de leur recyclage et de leur valorisation, et modifiant la directive 70/156/CEE du Conseil (8) NF ISO 22628 – Véhicules routiers - Recyclabilité et valorisabilité - méthode de calcul – Décembre 2002. (9) Homologation Recyclage,Séminaire interne Renault « Jeudi de la DIMat », P Rolland – Octobre 2005 (10) L'éco-conception : quelle contribution dans la performance de l'entreprise ? , RES news, http://www.rsenews.com/public/france/0106-ecoconception.php (11) Définition de l’éco-conception, site internet ADEME, disponible à l’adresse http://72.14.221.104/search?q=cache:DVpRN4dG3FYJ:www.ademe.fr/particuliers/Fiches/glossaire.htm+recyclage+%C3%A9co+conception+automobile&hl=fr&gl=fr&ct=clnk&cd=4 (12) Bilan 2000 de l'accord-cadre de 1993 sur le retraitement des véhicules hors d'usage (VHU), ADEME Direction de l’Industrie – Département Prévention et Valorisation des Déchets (13) Pierre Valersteinas, Automobiles: Le marquage du plastique en vue du démontage, Revue Déchets, 1 avril 2003, disponible à l’adresse http://www.dechetcom.com/infos/article_gratuit.html?fileid=2447