Le recyclage mécanique traditionnel est basé sur la fusion et le reformage du plastique en d'autres articles. Cependant, pour ce faire, les matériaux doivent être triés par polymère et par couleur, ce qui peut être très coûteux pour l'industrie. L'existence de contaminants pourrait entraîner une dégradation des polymères et donner lieu à des matériaux aux propriétés incohérentes qui pourraient être inutiles pour l'industrie du recyclage. Un autre problème est que les matériaux en couches minces ne sont généralement pas collectés dans les systèmes de recyclage mécanique normaux, car le recyclage mécanique a des difficultés à les recycler. Il serait utile de trouver d'autres systèmes de recyclage capables de gérer les films plastiques minces. Avec une demande croissante, le recyclage mécanique seul ne peut pas figure 1, montre une installation de recyclage mécanique traditionnelle Le recyclage mécanique traditionnel est basé sur la fusion et le reformage du plastique en d'autres articles. Cependant, pour ce faire, les matériaux doivent être triés par polymère et par couleur, ce qui peut être très coûteux pour l'industrie. L'existence de contaminants pourrait entraîner une dégradation des polymères et donner lieu à des matériaux aux propriétés incohérentes qui pourraient être inutiles pour l'industrie du recyclage. Un autre problème est que les films minces ne sont généralement pas collectés dans les filières classiques de recyclage mécanique, car ce dernier les traite difficilement. Il serait utile de trouver d'autres filières de recyclage capables de traiter les films plastiques minces. Face à la demande croissante, le recyclage mécanique seul ne suffit plus (figure 1, illustration d'une installation de recyclage mécanique traditionnelle).
Figure 1 : Usine de recyclage mécanique
La pyrolyse est une alternative à un procédé thermochimique de décomposition des déchets plastiques à haute température en présence d'une faible teneur en oxygène pour produire de l'huile de pyrolyse qui peut être utilisée comme combustible pour fabriquer de nouveaux produits en plastique1. Elle remplace les matières premières fossiles pour la production de plastique. L'un des produits de la pyrolyse du plastique est l'hydrogène gazeux, très demandé par l'industrie du combustible hydrogène2. Pour créer une production de qualité adaptée à la commercialisation, certaines valeurs seuils doivent être prises en compte pour chaque type de plastique et les contaminants1. La matière première destinée au recyclage par pyrolyse doit être bien triée et exempte de contamination autant que possible. Tous les articles doivent être exempts de contenu et de liquides fluides et doivent être rincés correctement. Les directives générales sont d'avoir un minimum de 85 % de polyéthylène (LDPY, HDPE) et de polypropylène (PP). La teneur en humidité doit être d'un maximum de 7 % et la contamination totale maximale doit être d'un maximum de 15 %. Il s'agit du pourcentage maximal total.
des contaminants, mais il existe également des limites pour certains contaminants. Celles-ci sont listées ci-dessous.
- PVC : 1 %
- PET/PVOH/Nylon : 5 %
- PS : 7 %
- Métal rigide/verre/saleté : 7 %
- Papier/organique : 10 %
La figure 2 montre une installation de recyclage par pyrolyse
Figure 2 : Usine de pyrolyse
Il existe essentiellement trois principaux produits de la pyrolyse du plastique qui sont :
- Huile de pyrolyse
- Noir de carbone
- gaz non condensable
Chacun de ces produits et leur utilisation sont décrits ci-dessous :
Huile de pyrolyse plastique
L'huile de pyrolyse est le principal produit de la pyrolyse du plastique. Cette huile peut être utilisée dans les moteurs à turbine, les chaudières industrielles et les machines à régime fixe telles que les générateurs. Elle peut également être transformée en carburant diesel, utilisable dans les véhicules diesel. Ce procédé réduira les déchets plastiques et générera du carburant, une situation gagnant-gagnant.
Noir de carbone
Le produit suivant important de la pyrolyse du plastique est le noir de carbone, une poudre noire. Cette poudre peut être transformée en granulés pouvant être brûlés comme le charbon. Il est déconseillé de le faire, car le charbon est reconnu comme l'un des combustibles les plus polluants et générant des gaz à effet de serre. Cependant, si des systèmes de captage et de séquestration du carbone (CSC) sont en place, il peut être utilisé comme combustible. Il est également possible de fabriquer de nouveaux types de plastiques à partir de noir de carbone, une application très utile.
gaz non condensable
Ce gaz, produit de la pyrolyse, peut être réutilisé dans le processus de pyrolyse et est essentiellement utilisé comme énergie recyclée.
Les opérateurs de recyclage par pyrolyse ont besoin de matières premières en polypropylène (PP) et polyéthylène (PE) bien triées, propres et hautement homogènes (référence 1). C'est là que la spectroscopie proche infrarouge peut les aider à trier différents plastiques. ASP laser Inc. propose le spectromètre Nirvascan, capable de mesurer le spectre de réflectance d'un plastique dans la plage de 900 à 1 700 nm, ainsi que dans d'autres plages étendues (1 350 à 2 150 nm et 1 600 à 2 400 nm). La réflectance peut être convertie en absorption et, grâce à un modèle de classification tel que l'analyse discriminante linéaire, différents types de plastiques peuvent être triés. La figure 3 illustre une mesure typique de la réflectance d'un plastique à l'aide du modèle de réflectance Nirvascan.
Figure 3 : Mesure du Nirvascan à partir d'un plastique PVC
La mesure de l'absorption du Nirvascan peut être transformée en un modèle d'analyse discriminante linéaire (ADL) capable de distinguer différents types de plastique. La figure 4 illustre le modèle ADL.
Figure 4 : Modèle LDA de différents plastiques
Il convient de préciser que le modèle LDA ci-dessus a été généré à partir des mesures du Nirvascan à plage étendue, avec une gamme spectrale de 1 350 à 2 150 nm, et non du modèle standard, fonctionnant dans la gamme de 900 à 1 700 nm. La raison en est la distinction entre PEHD et PEBD, qui n'est possible qu'à des longueurs d'onde légèrement supérieures à 1 700 nm, ce qui n'est pas couvert par le Nirvascan standard, contrairement à la version étendue.
Pour résumer, la pyrolyse atteint deux objectifs : réduire les déchets plastiques et générer de nouveaux plastiques ou du carburant à partir de matériaux recyclés.
Références
1- Lignes directrices sur la qualité des matières premières pour la pyrolyse des déchets plastiques, Eunomia, août 2022.
2- Faisabilité de la gazéification de déchets plastiques mixtes pour la production d'hydrogène et la capture et le stockage du carbone, K.Lan, et.al, communications, Terre et environnement 2022.
3- https://www.wasteplasticpyrolysisplant.com/Product/Waste_TirePlastic_Pyrolysis_Plant/plastic_to_oil_pyrolysis_plant32.html
4- Photo de couverture : https://www.plastictooilmachine.com/FAQ/products_of_waste_plastic_pyrolysis_plant140.html
Auteur : Dr Rez Mani PhD