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Présentation Recyclage MIL
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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
Le recyclage au CRITT Matriaux Alsace
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
Le recyclage au CRITT Matriaux Alsace
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
Formation de copolymres greffs linterface des polymres immiscibles
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
Formation de copolymres greffs linterface des polymres immiscibles
Mlange de plastiques
Mise en forme
Monomre(s) + amorceur
Ractifs utiliss: Monomre(s): Acrylate / anhydride malique/ Styrne Amorceur: peroxyde
Recyclage de plages arrires automobiles
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
Recyclage de plages arrires automobiles
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
Recyclage de plages arrires automobiles
Mlangeur innovant
Etudes des paramtres du nouveau mlangeur
PP/PET
240C 250C
Recyclage de plages arrires automobiles
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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