Présentation Recyclage MIL

Le recyclage des plastiques au CRITT Matriaux Alsace:

Vers la valorisation des dchets plastiques Michal LEMOINE

Ingnieur R&D CRITT Matriaux Alsace

Hall 1 Stand D4

Contexte Enjeux Rglementation Problmatique de recyclage Recyclage au CRITT Nos interventions

Nos solutions

Nos moyens

Nos exemples

Sommaire

Augmentation des collectes: de 700kT en 2000 1100kT en 2012 post-consommation et chutes de production

Moins de 5% de plastiques rincorpors

21me: classement de la France en Europe

Contexte

Faible taux dutilisation des dchets plastiques

Recyclage des polymres techniques en dveloppement

Deux plastiques sont principalement recycls : polythylne trphtalate (PET) et polythylne haute densit (PEhd)

Source: Plastics Europe

Recyclage 19%

Valorisation

nergtique

37%

Dcharge [POURCEN

TAGE]

Quelques chiffres

19,2% = Taux de recyclage des plastiques en 2012 (17,5% en 2000)

Favoriser lco-conception et contribuer au dveloppement durable Inciter les industriels incorporer leurs dchets rgnrs Limiter les dchets de production industrielle Rgnrer et rutiliser les thermoplastiques en fin de vie Limiter le recyclage nergtique Favoriser la reprise des produits en fin de vie

Nouvelles sources et nouvelles filires Sparation et lavage des dchets Extension des consignes de tri

Volont lgale/marketing/politique/conomique Directives europennes

Enjeux

Rglementation Les directives Europennes fixent des objectifs de valorisation et de recyclage pour les dchets (emballages, DEEE et VHU)

Trouver de nouvelles voies de valorisation des matriaux plastiques

Au 1er janvier 2015 - Rutilisation et de recyclage: 85% - Rutilisation et de valorisation: 95%

- Valorisation nergtique des dchets demballages: 60% - Recyclage des dchets demballages: entre 55% et 88%

Dcret n 2003/727/CE

Dcret n2004/12/CE Au 31 Dcembre 2008

Emballage

VHU

Dcret n2012/19/CE DEEE Les tats membres s'engagent collecter en proportion 45% des quipements mis sur le march en 2016, puis 65% en 2019. Au 15 aot 2018 - Valorisation : 55% 80% - Remploi et recyclage: entre 75% et 85%

Recyclage difficile des plastiques mlangs polymres incompatibles

Proprits faibles

Tri des dchets plastiques

Matire premire secondaire obtenue par extrusion/granulation

Mcaniques Thermiques Stabilit Odeurs de produits de dgradation

Solutions du CMA

Pollution chimique et physique qualit (contact alimentaire, application mdicale et pharmaceutique)

Dgradation : oxydation et ruptures de chanes

Problmatiques Plastique

= Formulation de polymres (mlanges incompatibles), dadditifs et de charges

Chutes de dlaizage

Dchets gnrs en interne

Dcoupe Broyage Rincorporation

Dchets de dmarrage

Dchets de dcorticage aprs transformation

Recycler en interne Dchets non recycls en interne

Coules filire

Produits complexs (multicouches)

Dchets industriels

Consommation/ Utilisation du produit

Ramassage Collecte

Tri des plastiques

Mise en balle Broyage et lavage

Transformation et rgnration de la

matire

Fabrication de nouveaux produits

Recyclage du plastique

LIBS

Le recyclage au CRITT Matriaux Alsace

NOUVEAUX MATERIAUX POLYMERES

Nos interventions

Consommation/ Utilisation du produit

Ramassage Collecte

Tri des plastiques

Mise en balle Broyage et lavage

Transformation et rgnration de la

matire

Fabrication de nouveaux produits

Recyclage du plastique


Rcupration de dchets plastiques

Valorisation des mlanges et multi-couches Problmatique

Rponses du CMA

3) Dveloppement dune nouvelle chimie

1) Compatibilisation chimique 2) Compatibilisation mcanique

2 sources de plastiques recycler

Multi-couches non sparables Dchets insuffisamment tris


Objectifs

Amliorer les proprits des produits recycls Elaboration dune nouvelle matire recycle transformable

Mlangeur type Haake Extrudeuse bi-vis

Procds batch

Reformulation des plastiques

Procd continu

Sollicitation de la matire par cisaillements

R&D chelle laboratoire

Pilote Industrialisation

Production

Procds de compatibilisation Extrusion ractive

Mise en forme des matires

reformules et recycles

Presse injecter

Caractrisation matire

Caractrisation produit

Essais mcaniques (traction, choc)

Evaluation proprits dusage

Evaluation efficacit tape mlange/compatibilisation

Spectromtre Infra-rouge: Efficacit greffage, dgradations des diffrentes phases de polymres Analyse thermique : Dgradations des polymres Microscope lectronique : Dispersion et taille des phases

Evaluation transformabilit Indice de fluidit Analyse thermique (calorimtre)

Nos moyens de caractrisations

Baisse de la Tf et de la cristallinit Augmentation de la Tc

Caractrisation de lvolution des proprits lors du recyclage

Comportement fragile au fil des cycles

Matire vierge + Compounds ayant subi 1 4 cycles extrusion/injection

Etude de leffet de lincorporation dune matire issu de chutes de production et de produits en fin vie dans une matire vierge.

Une chute de production = 1 cycle extrusion/injection Simulation Fin de vie est reprsente = 4 cycles extrusion/injection

Recyclage du polyamide

Problmatique

Altrations des proprits

Thermiques

Mcaniques

Allongeur de chanes avec terminaisons ractives

Ajout dantioxydant et dallongeurs de chanes

Reformulation pour amliorer les proprits des matires recycles Solutions

Rsultats

Raction avec les groupes de fin de chanes

Couplage des chanes entre elles

Augmentation des masses molaires sans rticulation

Augmentation de la viscosit

Amlioration de la rsistance aux chocs

Augmentation de l'allongement la rupture des PA renforcs

Exemple: raction entre des bislactames et les fonctions terminales amines du PA

Compatibilisation chimique par ajout dagents chimiques

Problmatique

Solutions

Incompatibilit des polymres: PE/PET/PA/PP Diminution des proprits du produit recycl

Formation de copolymres greffs linterface des polymres immiscibles

Films multicouches proprits barrire associant diffrentes matires PEbd, copolymre dthylne, PA, PET

Plastiques incompatbles

Mise en forme

Agents chimiques

Ractifs utiliss: PA6, PET ou copolymres fonctionnaliss

Recyclage de mlanges incompatibles

Extrusion ractive

Compatibilisation chimique par ajout dagents chimiques

Problmatique

Solutions


Recyclage des bouteilles en PEhd Compatibilisation PE/PP

Recyclage de mlanges incompatibles

Extrusion ractive

Mlange PEhd/PP

Mise en forme

Monomre(s) + amorceur

Ractifs utiliss: Monomres: acrylate / anhydride malique / Styrne Amorceur: peroxyde

Amlioration des proprits mcaniques dont rsistance au choc Rsultats

Valorisation de dchets automobiles

Valorisation de dchets

Pare-chocs

Amlioration des proprits mcaniques dont rsistance au choc

Recyclage de plastiques peints

Particules inorganiques de peintures dposes sur le PP

Extrusion filtering Extrusion ractive:

Hydrolyse des particules par ajout dagents ractifs et dispersion des rsidus hydrolyss dans le polymre fondu

Problmatique

Solutions

Rsultats

Pare chocs

Mise en forme

Agents ractifs PP + particules

de peinture

Extrusion ractive

Verres feuillets

Valorisation de dchets automobiles

Peu de dbouches pour la valorisation du PVB (PolyVinyl Butyral) rcupr lors de la sparation de dchets de verres feuillets

Recyclage du polymre constituant les verres feuillets

Extrusion ractive

Problmatique

Proposer des voies de valorisation pour le PVB recycl

Objectif

Charges lastomres en renfort de chocs dans les matrices thermoplastiques

PVB: colle lastomrique

Recyclage du polymre constituant les verres feuillets

Extrusion ractive Solutions

Mise en forme

Matrice thermoplastique

PVB + agent compatibilisant

Extrusion ractive

Rsultats

Proprits mcaniques attendues : Diminution du module dYoung

matriau plus flexible Augmentation de llongation la rupture

matriau plus ductile Augmentation de la rsistance aux chocs

Prix des compounds formuls

Recyclage du polymre constituant les verres feuillets Extrusion ractive

Trouver de nouveaux dbouchs pour ces nouveaux matriaux

Plage arrire Valorisation de dchets automobiles

Problmatique

Incompatibilit des polymres: PET/PP Diminution des proprits du produit recycl directement sans compatibilisant

Plaques isolantes

Recyclage de plages arrires automobiles

Extrusion ractive

Valoriser des matriaux plastiques multicouches industriels en fin de vie Obtenir un nouveau matriau polymre homogne valorisable partir dun

multicouche industriel

Plaque: PP + fibres PET PET PP

terpolymre

Plaque multicouches

Objectifs

Compatibilisation chimique par ajout dagents chimiques Solutions


Mlange de plastiques

Mise en forme

Monomre(s) + amorceur

Ractifs utiliss: Monomre(s): Acrylate / anhydride malique/ Styrne Amorceur: peroxyde


Extrusion ractive

PET PP -C-O-

=

O Phase PP Phase PET

Obtention dun copolymre PP/PET permettant la compatibilit entre PP et PET. Compatibilisation de linterface PP/PET

Raction chimique entre le PET et le PP modifi


Extrusion ractive

Sans compatibilisant Avec compatibilisant

Images MEB

PP/PET

Rsultats Obtention dune matire plastique recycle transformable Amlioration des proprits mcaniques et rsistance au choc Validation de la compatibilit: caractrisation des matriaux recycls

Compatibilisation mcanique

RMX Mlangeur innovant - prototype (G2IP lInstitut Carnot MICA)

AA

CCP P

AA

CCP Pchambre

de mlange

piston

Elment statique

procds batch Sollicitation en mode longationnel

Echelle R&D

ICPEES Laboratoire G2IP

Valoriser un mlangeur innovant en compatibilisant deux plastiques immiscibles: PP et PET


Mlangeur innovant

Etudes des paramtres du nouveau mlangeur

PP/PET

240C 250C


Mlangeur innovant

Comportement fragile

Comportement viscolastique

5

Mise au point de procds de mlange de plastiques usags de nature diffrente pour produire de nouveaux matriaux Accs au recyclage de fractions riches en polyolfines sans avoir les sparer par polymre

Rsultats

Influence de la vitesse des pistons, du nombre de cycles dlongation, de la temprature

Etape 1 - Dgradation - Fonctionnalisation

Etape 2 - Raction chimique

Dchets plastiques en mlange

Mlange dintermdiaires de synthse

Rseau polymre dynamique

Reformulation par ajout dun agent rticulant et/ou un catalyseur

Utilisation dune chimie nouvelle

Dpolymrisation slective

Problmatique

Solutions

Rsultats

Valorisation de dchets en mlange

Nouveau procd de valorisation

Formation dun nouveau matriau polymre

Equipements de mise en uvre Parc dappareils de caractrisation

Valorisation des dchets industriels de nos clients

Linnovation au service du recyclage Reformulation chimique Compatibilisation physique/mcanique

Accs de nouveaux matriaux polymres

Nos moyens

Conclusions

Merci pour votre attention

Michal LEMOINE [email protected]

Tel: +33 (0) 80 19 15 10

Hall 1 Stand D4

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