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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


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


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


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


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

Technologies

de recyclage


de recyclage

Solutions de valorisation

Les voies de valorisation des déchets en composites thermodurcissables

Valorisationénergétique

Valorisationmatière

Valorisation mixte


Incinération

Solvolyse

BroyagePyrolyse

Co-combustion en cimenterie

Broyage

Exemple : MCR (Tournon sur Rhône, 07)

Avantages

Economie de matières premières

Réintroduction partielle dans filière

initiale


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


Démarrage en France

Faisabilité : Projet Recycomp 2004, Campagne

GPIC 2010

Premiers partenariats en 2012

Système fonctionnel en Allemagne

CompoCycle – Zajons / Holcim (2010)

m1

Diapositive 9

m1 Vérifier nommsr; 13/06/2013

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


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


• 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


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)


(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




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


Analyse du cycle de vie

Bénéfice environnemental

Coût intéressant de la fibre recyclée

Etat de développement

Installation pilote opérationnelle

Vers

l’émergence


l’émergence

des filières

Verrous et leviers d’action

Pour pouvoir dire « recyclable = recyclé »


CRECOFCRECOF

Afin d’accélérer le développement des filières,

11 pôles de compétitivité et 3 organismes ont

créé à l’occasion du salon JEC 2011


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

Les compositesInnov’Days


10 octobre 2013 / PEP

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