Le recyclage des composites à matrices thermodurcissables

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1 Le recyclage des composites à matrices thermodurcissables Mathieu SCHWANDER PEP Innov Days 18 juin Bellignat

2 Sommaire Gisement de déchets composites Solutions de valorisation Zoom sur la solvolyse Vers l émergence des filières

3 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

4 Etat des lieux du gisement de déchets

5 Gisement de déchets composites Déchets de production Déchets en fin de vie Production française 300 kt (87 % GFRP) Types de déchets : chutes (5 à 30% selon les procédés, rebuts, matériaux périmés ) Résine polymérisé ou non, présence de peinture, de films, d inserts Déchets complexes (multicomposition), faibles volumes vs plastiques Chiffres-clés Automobile : 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 FRANCAIS kt / an

6 Technologies de recyclage

7 Solutions de valorisation Les voies de valorisation des déchets en composites thermodurcissables Valorisation énergétique Valorisation mixte Valorisation matière Incinération Co-combustion en cimenterie Pyrolyse Solvolyse Broyage

8 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

9 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

10 Diapositive 9 m1 Vérifier nom msr; 13/06/2013

11 Pyrolyse Pyrolyse 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 isolation Deux unités opérationnelles européennes dédiées aux CFRP : ELG Carbon Fibre Ltd (UK) CFK Valley Stade Recycling GmbH & Co. KG (D)

12 Solvolyse - Principe Pressure 9MPa<P<260MPa Carbon fibres Metalgrid Gas Degraded resin + Heating 250 C<T<400 C Fabric

13 Solvolyse projets collaboratifs Projet Aerdeco (FUI) Recyclage des composites de l industrie aéronautique Projet Eurecomp (FP7) Recyclage des composites pour les transports de surface

14 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) AFM pictures by «Laboratoire PEC - Université du Maine»

15 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% Substitution de 30% des fibres sans perte de propriétés mécaniques

16 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

17 Vers l émergence des filières

18 Verrous et leviers d action Pour pouvoir dire «recyclable = recyclé»

19 CRECOF CRECOF 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

20 Les composites Innov Days 10 octobre 2013 / PEP