LE BILAN DE PROJET   

Le projet RevalPET a permis de caractériser le PET opaque et d’étudier la façon de le transformer, de l’associer à d’autres plastiques pour aboutir à des matériaux aux propriétés conformes aux besoins des industriels. Les chercheurs et les différents intervenants du projet ont partagé les étapes de la recherche et les défis auxquels ils ont été confrontés. Une table ronde, autour des enjeux auxquels font face les différents acteurs de la filière du tri et de la collecte des déchets en PET Opaque, a également été organisée.

UPPA-Presentation generale RevalPET.pdf

SYNTHÈSE DU SÉMINAIRE

Contexte et chiffres clés

– La problématique du recyclage des polymères (d’après la présentation de Magali Klotz, Centre Catalan du Plastique, Université Polytechnique de Catalogne)

Les procédés de revalorisation des déchets plastiques comprennent 4 grandes étapes :

  • Séparation des déchets plastiques à la source (« poubelles jaunes »)
  • Tri des différentes familles de plastiques (PET, PEHD, PEBE, PP…)
  • Régénération de la matière plastique
  • Recyclage en de nouveaux objets

Le principal enjeu : améliorer la qualité des matières plastiques recyclées (à l’issue de l’étape 3) pour augmenter la confiance du marché (augmenter l’utilisation de ces matières recyclées par les industriels).

Des travaux scientifiques portant sur l’analyse environnementale et financière de 3 systèmes de recyclage des plastiques ont montré la corrélation entre une augmentation des bénéfices environnementaux et économiques et l’efficacité de la séparation des déchets plastiques. Améliorer la qualité des plastiques recyclés nécessite de renforcer l’efficacité du système de tri mais aussi de réguler la conception des produits.

UPC-Revalorisation dechets plastiques.pdf

– Le défi du PET opaque (d’après la présentation de Sabine Zariatti, Suez Recyclage et Valorisation des déchets)

Les bouteilles et flacons mis sur le marché en France représentent 310 000 tonnes (2016) et environ 10 000 tonnes sont en PET opaque. L’augmentation des tonnages a été très rapide et l’impact sur le recyclage s’est vite fait ressentir car la présence de dioxyde de titane (TiO2) comme opacifiant dégrade les propriétés mécaniques du PET recyclé. Mesures prises en 2017 : application d’un malus de 100% pour les emballages contenant plus de 4% de TiO2 puis appel à projet de Citéo (Ex Eco-Emballage à l’époque) pour analyser les problèmatiques et travailler à la diminution du taux de TiO2 dans les formulations.

Suez-Le defi du PET opaque.pdf

Résultats du projet

– Des matériaux aux caractéristiques particulières (d’après les présentations des chercheurs partenaires du projet RevalPET)

Les 2 axes de recherche choisis pour développer des matériaux innovants ont été :

  • d’une part travailler sur des mélanges de PET opaque recyclé dans une matrice de polyoléfines recyclées (Polypropylène PP, PolyEthylène PE),
  • d’autre part d’obtenir la microfibrillation du PET opaque (c’est-à-dire la création de fibres micrométriques) dans la matrice de polyoléfine.

Les méthodes de mises en œuvre ainsi que les structures de matériaux obtenus (par images de microscopie électroniques) ont été présentées pour expliquer le choix des formulations retenues.

Les analyses rhéologiques (capacité de déformation et d’écoulement des polymères) appuyées par les analyses par microscopie électronique (pour la morphologie) ont permis de déterminer le taux optimum de PET opaque à intégrer dans la matrice de polyoléfine recyclée pour obtenir la morphologie adaptée au comportement souhaité : les travaux ont ainsi porté sur des mélanges de 20% de PET opaque dans du Polypropylène (PP).

Le PP et le PET opaque étant des matériaux cristallins, les partenaires du projet ont cherché à déterminer comment le nombre de recyclage influençait leurs propriétés mécaniques respectives.

Ces deux polymères se mélangeant par ailleurs très mal, les partenaires ont cherché à améliorer leur compatibilité par l’ajout de nanoparticules fonctionnalisées. L’étude de l’introduction de ces nanoparticules de TiO2 a permis de mieux comprendre les phénomènes d’interphases entre le PET opaque et la matrice de PP et par conséquent les mécanismes de cristallisation et de fusion de tels mélanges.
Pour autant, la traduction de ces résultats en termes de propriétés mécaniques n’est pas linéaire.
L’étude du comportement en fatigue a révélé que l’ajout de PET opaque dans du PP recyclé, à partir de 20% en masse, améliore la durée de vie en fatigue du PP recyclé ; l’étude du comportement mécanique en traction montre une amélioration légère, et qui est toutefois dépendante du mode de mise en œuvre du matériaux (injection ou extrusion).

UPPA UNIZAR-Rheologie morphologie des melanges.pdf
UPV UNIZAR-Structure proprietes.pdf
ENIT-Caracterisation mecanique.pdf
UPC-Fracture.pdf

– Évaluation environnementale des matériaux et mise en œuvre (d’après les présentations des chercheurs partenaires du projet RevalPET)

L’évaluation environnementale a été réalisée selon la méthodologie de l’Analyse en Cycle de Vie, en évaluant dans un premier temps l’impact associé à la production d’1 kg de granulés produits par le projet (sur la base d’un mélange de 20% de PET opaque / 80% de PP recyclés) puis en le comparant aux résultats obtenus pour la production d’1kg de granulés de plastique vierge servant à produire les pièces test du projet. Les résultats préliminaires présentés lors du séminaire feront l’objet d’une analyse de sensibilité pour déterminer l’influence de certains paramètres.

Une étape importante du projet était le passage de la taille laboratoire à l’échelle pilote pour la production de mélanges de polymères recyclés en plus grandes quantités. Pour cela, il a fallu dans un premier temps déterminer les conditions de mise en œuvre permettant d’obtenir un matériau homogène sous forme de granulés.

Paillettes de PET opaque

Granulés de PP recyclé

Granulés homogènes

Paillettes de PET opaque

Granulés de PP recyclé

Granulés homogènes

L’homogénéisation du PET opaque pour le transformer lui-même en granulés avant introduction dans le PP recyclé a été réalisée par extrusion bi-vis. Différents profils de température et vitesse d’extrusion ont été sélectionnés, afin de rechercher les conditions provoquant le moins de dégradation, et tester l’introduction de nanoparticules sur le procédé. Les granulés obtenus ont été ensuite mis en forme par injection pour tester les différentes propriétés mécaniques.

UPC-Analyse cycle de vie.pdf
UPC-Sclaing up.pdf

Table ronde

Pour terminer, la parole a été donnée aux acteurs de la filière lors d’une table ronde autour de la question « comment améliorer le recyclage des matières plastiques ». Ce temps d’échange était animé par le rédacteur en chef de la République des Pyrénées.

Les représentants du syndicat mixte Valorbearn, de l’éco organisme CITEO (ex Eco-Emballage), d’industriels du tri et du recyclage tels que Suez et Valopteam, et de la mise en forme de matières (Oudoul 64) ont apporté des éléments de réponse.

Ainsi, ce moment a été l’occasion d’aborder notamment l’extension des consignes de tri, la qualité des balles de plastiques devenue très hétérogène, le fait que de nouveaux investissements ont été réalisés pour améliorer les systèmes de tri, notamment optique, des matériaux recyclés.

Des équipes travaillent sur le recyclage du futur, dans le domaine de la dépolymérisation, pour anticiper les effets des évolutions réglementaires, telles que la nouvelle Directive Européenne relative aux plastiques à usage unique.