Le recyclage des composites à matrices thermodurcissables EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE Mathieu SCHWANDER – PEP Innov’Days 18 juin 2013 - Bellignat
Le recyclage des composites à matrices thermodurcissables
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Mathieu SCHWANDER – PEP
Innov’Days18 juin 2013 - Bellignat
Sommaire
Gisement de déchets composites
Solutions de valorisation
Zoom sur la solvolyse
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Zoom sur la solvolyse
Vers l’émergence des filières
Problématique des composites TD
Une forte progression de l’emploi des composites
dans de nombreux secteurs : automobile, aéronautique, éolien … mais freinée par une
image de matériaux non recyclables
Des problématiques techniques
Un matériau composite comprend par définition de multiples composants (Résine, fibres,
charges) � Multi-matériau
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Non fusibles et non solubles, les thermodurcissables sont présentés comme non
recyclables. Les solutions de recyclage sont méconnues.
Une problématique économique
Part des composites relativement faible
� Pas d’intérêt pour leur récupération en fin de vie
Mais des atouts
� Potentiel de haute valeur ajoutée
Etat des lieux
du gisement
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du gisement
de déchets
Gisement de déchets composites
Déchets de production
Production française ≈ 300 kt
(87 % GFRP)
Types de déchets : chutes (5 à 30%
selon les procédés, rebuts,
Déchets en fin de vie
Déchets complexes (multi-
composition), faibles volumes vs
plastiques
Chiffres-clés
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selon les procédés, rebuts,
matériaux périmés …)
Résine polymérisé ou non, présence
de peinture, de films, d’inserts …
Chiffres-clésAutomobile : 1,8m VHU / an
BPHU : multiplication par 4 d’ici 2025
Aéronautique : 7200 aéronefs / 20 ans
Eolien : marché en forte croissance
(x 7-8 en 2020)
ESTIMATION DU GISEMENT FRANCAISESTIMATION DU GISEMENT FRANCAIS
10 10 –– 22 22 ktkt / an/ an
Solutions de valorisation
Les voies de valorisation des déchets en composites thermodurcissables
Valorisationénergétique
Valorisationmatière
Valorisation mixte
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Incinération
Solvolyse
BroyagePyrolyse
Co-combustion en cimenterie
Broyage
Exemple : MCR (Tournon sur Rhône, 07)
Avantages
Economie de matières premières
Réintroduction partielle dans filière
initiale
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Fibres (<20 mm) � béton
Poudre (0-300 µ) � compounds
Limites
Dispersion granulométrie /
longueurs
Mauvaise séparation des
composants
Propriétés < matière vierge
Co-combustion en cimenterie
Valorisation mixte
Limitations sur composition des produits
en entrée
pas de plastiques chlorés, pas de métaux, mais
GFRP acceptés
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Démarrage en France
Faisabilité : Projet Recycomp 2004, Campagne
GPIC 2010
Premiers partenariats en 2012
Système fonctionnel en Allemagne
CompoCycle – Zajons / Holcim (2010)
m1
PyrolysePyrolyse
Exemple GFRP : ReFiber Aps (DK)
Schéma de principe
Valorisation mixte
Récupération des fibres avec perte
de propriétés mécaniques (- 5% à –
50% selon nature)
Energie utilisée pour chauffer
l’installation
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Réutilisation : produit d’isolationDeux unités opérationnelles
européennes dédiées aux CFRP :
ELG Carbon Fibre Ltd (UK)
CFK Valley Stade Recycling GmbH &
Co. KG (D)
Solvolyse - Principe
• Carbon fibres
•Metal grid
Pressure
9MPa<P<260MPa
+
Gas
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• Fabric
• Degraded resin
Heating
250°C<T<400°C
+
Solvolyse – projets collaboratifs
Projet Aerdeco (FUI)
Recyclage des composites de
l’industrie aéronautique
Projet Eurecomp (FP7)
Recyclage des composites pour les
transports de surface
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Propriétés des fibres de carbone
Les fibres de carbone issues de la solvolyse:
Ne présentent pas de résidus de résine
Ont une topologie de surface quasiment identique aux
fibres
Conservent les propriétés mécaniques
(traction sur filaments)
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(traction sur filaments)
AFM pictures by « Laboratoire PEC - Université du Maine »
Réutilisation des fibres recyclées
Exemple 1 :
SMC fibres de carbone
Taux de fibres : 20 wt%
Conservation des propriétés
mécaniques jusqu’à 98%Exemple 2 :
BMC fibres de verre
Taux de fibres : 25 wt%
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Taux de fibres : 25 wt%
Substitution de 30% des fibres sans
perte de propriétés mécaniques
Solvolyse – Bilan global
Principaux résultats techniques
Conservation des propriétés mécaniques des fibres
Rétention > 90% des propriétés sur composites
Différentes voies de valorisation envisagées pour les
produits issus de la dégradation de la résine
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Analyse du cycle de vie
Bénéfice environnemental
Coût intéressant de la fibre recyclée
Etat de développement
Installation pilote opérationnelle
Verrous et leviers d’action
Pour pouvoir dire « recyclable = recyclé »
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
CRECOFCRECOF
Afin d’accélérer le développement des filières,
11 pôles de compétitivité et 3 organismes ont
créé à l’occasion du salon JEC 2011
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Mettre en place de manière effective une/des filière/s de recyclage
des composites.
Mutualiser les efforts et investissements de R&D pour:
Eviter les doublons
Concentrer les efforts sur les "points durs«
Mener une démarche réellement commune à l’échelle nationale