Le recyclage mécanique des plastiques a atteint ses limites. Pour aller plus loin et franchir une nouvelle marche tant en termes de qualité que de quantité, la chimie a clairement un rôle à jouer ! » Arnaud Parenty, chargé d'affaires valorisation plastiques, composites et textiles pour le pôle Team2 , donne le ton. Des dizaines de projets de recherche sont en cours, des procédés industriels éprouvés et des produits commercialisés par les grands groupes de la pétrochimie qui œuvrent déjà d'une certaine façon à la transformation des déchets, en leur apportant une valeur ajoutée. Si la chimie véhicule toujours en France une image négative pour l'environnement et reste synonyme d'investissements lourds, elle pourrait néanmoins contribuer, sous différentes formes, à l'amélioration du recyclage et celui des plastiques en particulier. En 2002, l'Ademe avait publié une étude sur la question, listant les procédés chimiques existants et les plastiques susceptibles d'être traités de cette manière : dépolymérisation thermique (transformer les polymères en monomères par apport de chaleur sans réactif chimique dans les réactions de coupures de chaînes) ; procédés en «-lyse » (solvolyse, glycolyse, aminolyse, hydrolyse) ; dissolution (récupération des polymères purifiés débarrassés de matériaux étrangers) ; extrusion réactive (utilisation d'extrudeuses bivis se comportant comme réacteur chimique). Des sociétés telles qu'Exxon, Shell, Dupont de Nemours et Rohm & Haas ont ainsi développé des polymères modifiés par extrusion réactive ; l'emploi de fluides supercritiques (au-dessus d'une température et d'une pression données, l'eau, le méthanol ou le dioxyde de carbone ont des propriétés spécifiques utilisées dans le recyclage des plastiques pour des réactions de dissolution, de solvolyse ou d'extraction). La plupart de ces procédés ont fait l'objet d'expérimentation, conduisant même à des pilotes industriels. Certains sont allés un peu plus loin. Ainsi, le procédé breveté Texyloop des sociétés Solvay et Serge Ferrari a été mis au point il y a une quinzaine d'années. Les déchets sont déchiquetés puis les impuretés filtrées grâce à l'utilisation d'un solvant. Cela permet de séparer le PVC d'autres matériaux tels que les fibres polyester, les textiles naturels, les métaux, le caoutchouc, les polyoléfines… Résultat : un composé pur de PVC utilisable sans aucun traitement supplémentaire dans la gamme de produits originaux (voir schéma ci-contre). En 2010, Sabic Innovative Plastics est parvenu, après décomposition chimique de l'emballage PET (polyéthylène téréphtalate), à produire une nouvelle résine pure en PBT (polybutylène) baptisée Valox iQ, à partir des oligomères TPA (molécule de base du PET, qui entre dans la fabrication de nombreux polyesters dont le PBT). Cette molécule, mélangée à d'autres composants, peut désormais intégrer de nouvelles applications dans l'automobile et l'industrie électronique. Sabic estime que cette résine vierge issue du recyclage permet de réduire de 55 à 75 % les émissions de CO2 et contenir 65 % de carbone issu du déchet plastique. Total Petrochemicals s'intéresse aussi au recyclage chimique. En 2011, Philippe Thiriaux, directeur produits polystyrène Europe, présentait pour Identiplast Madrid, un pilote sur la dépolymérisation du PS (polystyrène). Ce projet baptisé LoopS devait démarrer en 2013. À ce jour, Philippe Thiriaux convient que le projet est à l'arrêt pour des raisons financières mais pourrait être relancé en 2015 si les conditions du marché sont favorables. Des polyols plus purs Au début des années 2000, le PET annonçait un avenir prometteur au recyclage chimique. L'étude de l'Ademe évoque les espoirs fondés sur la dépolymérisation favorisant la récupération des polyols utilisés dans des produits à forte valeur ajoutée (mousses PU, polyesters insaturés, peintures, adhésifs…). En 2002, l'Ademe recensait trente-trois procédés chimiques pour recycler le PET dans le monde, dont le procédé bottle to bottle et le procédé glycolyse porté par l'entreprise TBI en France, abandonné depuis en raison de son coût jugé trop élevé. Produire du polyol en recyclant par la voie chimique du PET, issu de paillettes d'emballages usagés, de films ou de déchets de production : c'est ce que propose la société allemande Petopur. Située sur le site de Schwarzheide du chimiste BASF, cette unité dispose d'une capacité de traitement de 5 000 t/an de polyol. Fin février 2009, l'entreprise a mis en service cette unité pour 3 millions d'euros. Le principe de fonctionnement repose sur un réacteur qui transforme le PET mélangé avec du diéthylène glycol (DEG) en APP (Aromatic Polyester Polyols). Le produit obtenu est un polyol de grande pureté, utilisé dans la fabrication de mousses en polyuréthane. Il offre, en outre, de meilleures propriétés physico-chimiques, pour un coût moins élevé que le polyol classique, selon Petopur. Le recyclage des mousses en PU (polyuréthane) pourrait aussi favoriser l'emploi de plusieurs traitements chimiques. Dans une étude publiée en février dernier, l'Ademe évoque, dans le cadre de la filière de gestion des déchets d'ameublement (DEA) et le renforcement des objectifs de recyclage des véhicules hors d'usage (VHU), une collecte des matelas usagés évaluée à au moins 80 000 t/an. Au regard de ces flux, l'agence s'intéresse à des procédés développés en Europe : glycolyse, hydrolyse, aminolyse, procédés thermochimiques. Les trois premiers s'avèrent contraignants sur les flux entrants et coûteux, tandis que les procédés thermochimiques (pyrolyse, gazéification et hydrogénation) seraient plus accessibles, en particulier la gazéification (voir schéma). Elle produit du monoxyde de carbone servant à la fabrication de nouveaux produits en PU et de l'hydrogène pour produire du formaldéhyde et du polyéther. Autre avantage, le procédé est moins polluant que l'incinération et 50 % moins cher. Un carburant moins cher Les procédés thermochimiques permettent pour des fractions de PE, PP, PEhd ou PS de régénérer le monomère initial, sous conditions spécifiques de pureté des entrants, ou de former un liquide combustible (CLR) par condensation des vapeurs issues de la dépolymérisation thermique non sélective. Ce CLR doit pouvoir remplacer des hydrocarbures (liquides ou gazeux) conventionnels en chauffage, cogénération, transport. La société irlandaise Cynar Technology convertit certaines fractions de déchets plastiques (PEhd, PEbd, PP, PS) en diesel. Le principe : les déchets sont broyés avant d'être chauffés par pyrolyse puis transformés en gaz. Grâce à un processus de distillation, ils sont ensuite liquéfiés. Le pilote a commencé en Irlande en 2008 avec une capacité de 10 t/jour. En 2010, Cynar a lancé son premier site commercial de 20 t/jour avec Sita UK, basé à Bristol et exploité désormais par Sita. En 2013, elle a signé un accord avec une organisation espagnole pour fournir huit installations en Espagne et au Portugal au cours des six prochaines années. La première d'entre elles entrera en service au 3e trimestre 2014 et sera basée à Almería (Espagne). Ces unités peuvent traiter 20 tonnes de déchets plastiques au quotidien. À partir de ce gisement, le procédé peut produire 19 500 litres de Cyn-Diesel, un carburant très pauvre en soufre et à indice de cétane élevé qui ne nécessite pas de raffinage. Le carburant sortant de chaque installation reviendra à 0,43 euro le litre, soit environ la moitié du prix du diesel à la pompe (hors taxes). En Belgique, la société Comet Traitements a démarré son pilote industriel Phoenix sur son site d'Obourg, près de Mons. Objectif : valoriser les résidus de broyage automobiles (RBA) en carburants synthétiques et monter une unité de recyclage des déchets plastiques. Il s'agit entre autres de produire des carburants après craquage catalytique de fractions légères issues de RBA (mousses PU, caoutchoucs, textiles…). Ce combustible sera injecté dans des moteurs de cogénération pour produire de l'électricité et de la chaleur. Le pilote peut produire 50 litres à l'heure et valoriser 70 000 tonnes de résidus par an. Des matériaux plus propres De plus en plus de matériaux composites remplacent d'autres matériaux comme le verre ou le métal. Avec les contraintes réglementaires et environnementales, ces produits passeront en fin de vie par la case recyclage, nécessitant l'emploi de procédés de traitement spécifiques. Dans l'aéronautique et l'automobile, des projets européens démarrent. Le projet allemand MAI Carbon réunit par exemple Audi, BMW, SGL Carbon, Neenah-Gessner, Voith Composites, the Fraunhofer Institute for Building Physics, and the Bifa Environ-mental Institute. En France, l'IRT Jules Verne projette de développer et de financer sur fonds propres un nouveau projet dans la continuité du projet Fenics (Fibers Recycling Network for Innovative Carbon Composites by Solvolysis) (voir RR n° 33-2012). Point commun : l'emploi de la solvolyse pour séparer la matrice de la fibre de carbone dont les propriétés sont gardées presque intactes. En Grande-Bretagne avec la société ELG Carbon Fibre et en Allemagne avec CFK Valley Stade Recycling, le traitement des composites fibres de carbone fait déjà recette, grâce à la thermolyse. Ce procédé récupère des fibres plus courtes mais aux propriétés plus proches de celles d'origine. Au Japon, une équipe scientifique de l'université de Shizuoka a travaillé en 2013 sur l'emploi du méthanol supercritique pour recycler un composite renforcé fibre de carbone. La matrice en résine époxy a été convertie en résine thermoplastique via une décomposition sélective de la structure par du méthanol supercritique chauffé à 270 °C et à une pression de 8 MPa (mégapascal) pendant quatre-vingt-dix minutes. La résine a été dissoute dans le méthanol. La fibre de carbone a été récupérée sans composant plastique ni dommage thermique. Une fois séparée, la résine époxy a pu ensuite retrouver sa structure en y ajoutant un additif. C'est la première fois qu'une telle démarche a été menée sur le recyclage d'un thermodurcissable époxy. La fibre de carbone ainsi récupérée a conservé ses propriétés et a pu être réintégrée à une matrice époxy. Actuellement, des barrières existent entre le métier du recycleur mécanique et celui du chimiste. Les traitements ne se mélangent pas. Or d'ici à une quinzaine d'années, les professionnels du recyclage opérant notamment dans les filières VHU ou DEEE devront peut-être porter la casquette de chimiste pour extraire au mieux les matériaux composites des véhicules ou neutraliser les retardateurs de flammes bromés contenus dans les ABS. Selon Claire Dadou-Willmann, déléguée générale de l'association 2ACR*, avec la volonté politique du zéro déchet plastique mis en décharge, tous les modes de traitement semblent les bienvenus : « d'où l'intérêt des industriels de la plasturgie, de la chimie et de la gestion de déchets de travailler ensemble pour promouvoir les filières de recyclage ». Si aujourd'hui, le principal frein au développement des procédés chimiques de recyclage reste le coût, les procédés évoqués ci-dessus laissent présager leur contribution croissante aux filières de valorisation de demain.