LE CAS EN BREF :
2 voies
De valorisation étudiées : friction-compression et oxydation hydrothermale
4 versions
Du prototype instrumenté de friction-compression
< 1 mm
Granulométrie favorisant la cohésion des semi-produits
374 °C · 240 bar
Conditions atteintes par le réacteur en eau supercritique
La situation de départ
Des déchets plastiques marins, une ressource difficile à valoriser
Les déchets plastiques présents dans les milieux marins constituent une ressource matière difficile à valoriser. Leur composition, leur état de dégradation et leur niveau de contamination peuvent varier, ce qui complique leur réintégration dans des procédés de transformation conventionnels.
La matière première peut présenter une granulométrie variable, des propriétés mécaniques hétérogènes et un historique de vieillissement difficile à maîtriser. Le projet a exploré deux voies complémentaires :
Friction-compression
Transformer des plastiques recyclés en semi-produits réutilisables dans de nouveaux assemblages ou produits.
Oxydation hydrothermaleTraiter en eau supercritique des plastiques de faible valeur ou fortement dégradés.
Ce qui était en jeu
Dépasser la seule démonstration de faisabilité
Les principaux enjeux étaient de :
- déterminer les paramètres de transformation influençant la qualité des matériaux
- caractériser les limites des procédés à l’échelle laboratoire
- évaluer les consommations énergétiques et les impacts environnementaux
- examiner les effets écotoxicologiques des matériaux recyclés, notamment après vieillissement
- identifier les conditions nécessaires à une éventuelle montée en échelle
Une valorisation matière ne peut pas être jugée pertinente sur le seul critère de la transformation du déchet. Elle doit aussi être évaluée au regard de ses performances, de ses impacts et des conditions de fin de vie du produit obtenu.
Notre approche
Développer, caractériser et évaluer
La démarche relie les paramètres de transformation aux propriétés des matériaux, puis examine les conséquences de leur valorisation sur les plans industriel et environnemental.
01
Un prototype instrumenté a été développé et amélioré au fil de quatre versions. Les travaux, menés notamment sur des déchets de PET, ont porté sur l’influence de la granulométrie et de l’énergie de transformation sur la cohésion des semi-produits et sur les risques de dégradation du polymère.
Cylindres produits : diamètre de 10 à 50 mm, hauteur de 2 à 50 mm.
Prototype instrumenté • Caractérisation matériaux
02
Le procédé utilise de l’eau portée au-delà de son point critique, dans des conditions de température et de pression élevées, pour traiter des plastiques difficiles à recycler par des voies conventionnelles.
Conditions atteintes par le réacteur : 374 °C et 240 bar.
Réacteur en eau supercritique
03
Le projet a étudié l’utilisation de PET recyclé dans un noyau de planche de surf. Une simulation par éléments finis a permis d’évaluer le comportement mécanique de cette conception.
Simulation par éléments finis
04
Accompagnée par APYGEC, l’analyse du cycle de vie a porté sur les bilans matière et énergie des deux procédés, ainsi que sur une comparaison environnementale entre la planche de surf du projet et un modèle conventionnel.
Analyse du cycle de vie (ACV)
05
Avec Plastic at Sea, des échantillons de PET recyclé issus de deux procédés (injection et friction-compression) ont été testés à différents états de vieillissement, notamment en conditions hygrothermiques et sous exposition aux UV.
Microtox® · ISO 11348-3 • Embryotoxicité oursin · ASTM E1563-98 • Vieillissement hygrothermique et UV
RÉSULTATS OBTENUS
Ce que les travaux ont permis de documenter
Friction-compression
Des paramètres de transformation identifiés
- Prototype instrumenté développé en quatre versions
- Une granulométrie inférieure à 1 mm favorise la cohésion du matériau
- Un apport énergétique trop important peut dégrader le polymère
- Production de semi-produits de dimensions variables
Oxydation hydrothermale
Une faisabilité documentée, une dégradation incomplète
- Procédé mis en œuvre à 374 °C et 240 bar
- Dégradation importante, mais incomplète, du PET dans les conditions testées
- La disponibilité en oxygène identifiée comme facteur limitant de l’essai
ACV · Écotoxicité
Des impacts dépendant du procédé et du vieillissement
- Estimation de 0,060 kg CO₂ éq. par kg de semi-produit en friction-compression, dans un scénario d’étude
- Comparaison de matériaux issus de deux procédés de fabrication
- Effets écotoxicologiques variables selon le procédé et le vieillissement
Noyau de planche de surf en PET recyclé
Masse de renfort : 3,119 kg Déplacement maximal : 19,51 mm
Écotoxicité du PET recyclé
| ÉCHANTILLONS | RÉSULTAT RAPPORTÉ |
|---|---|
| PET par friction-compression | Pas de toxicité détectée |
| PET par injectionHow many people can log in at once. | Toxicité sur certains échantillons |
| Après exposition aux UV | Effets écotoxiques, quel que soit le procédé |
Portée des résultats
- La simulation de la planche de surf est une preuve de concept numérique, pas une validation mécanique ou industrielle du produit fini.
- L’estimation ACV de la friction-compression repose sur des hypothèses de fonctionnement : elle n’est pas représentative d’un procédé industrialisé.
- Les essais écotoxicologiques sont limités aux matériaux, conditions et organismes étudiés : ils ne permettent pas de conclure à l’innocuité globale d’un produit fini en milieu marin.
CONCLUSION DE L'ÉTUDE
Des éléments d’aide à la décision
Les résultats permettent notamment de :
- mieux comprendre les paramètres qui influencent la qualité des matériaux transformés
- identifier les limites techniques des procédés étudiés
- disposer d’éléments de comparaison environnementale dans un périmètre défini
- intégrer les effets du vieillissement dans l’évaluation des matériaux recyclés
- orienter les développements futurs vers les paramètres les plus sensibles
L’ACV évalue des impacts à partir des flux de matière et d’énergie ; les essais biologiques observent des effets sur des organismes dans des conditions expérimentales définies. Ces approches ne répondent pas aux mêmes questions et ne se substituent pas l’une à l’autre : leur combinaison contribue à une évaluation plus complète.
CE QUE CETTE ÉTUDE MONTRE
Une matière recyclée ne peut être considérée comme environnementalement pertinente sur la seule base de son origine.
Les conditions de transformation, les consommations énergétiques, les propriétés du matériau et son évolution en fin de vie doivent être examinées. En associant essais de transformation, ACV et évaluations écotoxicologiques, il devient possible de mieux identifier les leviers d’amélioration, les limites des procédés et les conditions nécessaires à leur développement.