Chapitre 1 Matériaux (10. Les bioplastiques et le recyclage)

2 Problèmes 2 Solutions

Plusieurs choses à retenir :

1. Deux problèmes majeurs :

• La pénurie de pétrole.

• L’inaltérabilité des plastiques : Ils se dégradent difficilement dans l’environnement.

2. Deux pistes de solution :

• Développer les bioplastiques, c’est-à-dire des plastiques d’origine végétale.

• Concevoir des produits en tenant compte de leur recyclabilité et de leur impact environnemental.

3. Responsabilité du designer :

• Choisir les matériaux avec soin.

• Éviter les emballages excessifs et les objets à usage unique.

• Réfléchir à tout le cycle de vie du produit, de sa création jusqu’à sa fin de vie.

Les matériaux plastiques sont souvent incompatibles entre eux

Le recyclage de matériaux incompatibles mélangés conduit à un matériau recyclé aux propriétés dégradées, qui ne répondra plus à des applications nobles à forte valeur ajoutée.

Échelle de recyclabilité des matériaux plastiques

Des filières existent :

• PP, PEHD, PET, PVC rigide, ABS, HIPS, PC+ABS

Peu recyclés :

• PA6, PA66, PBT, PC, PVC souple

Généralement pas recyclés :

• POM, BMC, SMC, EPOXY, PBT, PVC avec un taux <50% en PVC, alliages, PUR, PLA, PBT, EVA, PTFE

Les charges ainsi que les additifs ne sont pas tolérés pour le recyclage pour plusieurs raisons

• Absence d’informations sur les additifs contenus dans les plastiques pour le recycleur pendant impossible le tri des plastiques concernés.

• Impossibilité (Technique/économique) de se séparer les fibres (Verre ou végétales) du polymère.

• Nocivité des métaux lourds pouvant être présents dans les pigments.

• Perturbation des processus de tri par densité.

Eco-sourcé = D’origine végétale

Les 2 choses à retenir :

• Éco-sourcé = d’origine végétale.

• Exemple : Le latex naturel provenant de l’hévéa.

Les fibres végétales à connaître

1. Lin : fibres fines, longues, souples et flexibles. Elles sont faciles à mettre en œuvre.

2. Jute : fibres grossières et résistantes.

3. Chanvre : matériau durable grâce à sa croissance rapide. Ses fibres sont longues et souples.

Exemples d’applications

• Panneaux intérieurs automobiles en lin et polypropylène (PP).

• Prototype de pièce automobile en chanvre et PLA.

• Siège fabriqué entièrement en chanvre.

• Table basse réalisée avec un composite de liège, de lin et de PLA.

Avantages des fibres végétales (Lin, Jute, Chanvre)

Avantages :

• Peuvent être utilisées pour fabriquer des matériaux composites.

• Permettent d’alléger certaines pièces tout en conservant une rigidité équivalente.

• Le chanvre est un matériau à croissance rapide.

Exemples d’applications

• Panneaux intérieurs automobiles en lin et polypropylène (PP).

• Prototype de pièce automobile en chanvre et PLA.

• Siège fabriqué entièrement en chanvre.

• Table basse réalisée avec un composite de liège, de lin et de PLA.

Limites des fibres végétales (Lin, Jute, Chanvre)

Limites :

• La production dépend fortement du climat et des récoltes.

• Des problèmes éthiques et de consommation d’eau peuvent se poser.

• Elles sont idéales pour des objets dont l’aspect esthétique est secondaire ou qui ne sont pas visibles.

Exemples d’applications

• Panneaux intérieurs automobiles en lin et polypropylène (PP).

• Prototype de pièce automobile en chanvre et PLA.

• Siège fabriqué entièrement en chanvre.

• Table basse réalisée avec un composite de liège, de lin et de PLA.

À retenir absolument à propos des fibres végétales

1. Les fibres végétales sont principalement constituées de cellulose.

2. Lin = Fin et flexible.

3. Jute = Grossier et résistant.

4. Chanvre = Durable, long et souple.

5. Elles permettent notamment de créer des composites plus légers, mais leur production dépend des conditions de culture.

PLA = Acide Polylactique

Caractéristiques à retenir :

• Utilisé dans la fabrication de certains bioplastiques.

• Peut être associé à des fibres végétales, comme le lin ou le chanvre, pour créer des matériaux composites.

• Le cours indique que le PLA est difficilement identifiable dans les filières de recyclage et qu’il est peu toléré dans le recyclage des plastiques.

Exemples d’applications :

• Table basse composite associant liège, lin et PLA.

• Prototype de pièce automobile associant chanvre et PLA.

Les 4 choses à retenir :

1. PLA = acide polylactique.

2. Bioplastique pouvant être issu de ressources végétales, comme le maïs.

3. Utilisé notamment avec des fibres végétales pour fabriquer des composites.

4. Attention : Biosourcé ne signifie pas automatiquement facilement recyclable.

PLA expansé

Caractéristique à retenir :

• Domaine alimentaire

Le Cellulose

Où la trouve-t-on ?

• Dans les fibres de lin.

• Dans les fibres de jute.

• Dans les fibres de chanvre.

Utilité : Elle est notamment présente dans les fibres utilisées pour fabriquer des matériaux composites biosourcés.

Les 3 choses à retenir :

1. La cellulose est un constituant essentiel des fibres végétales.

2. Elle est d’origine végétale.

3. Exemples de fibres qui en contiennent : Lin, jute et chanvre.

Les écorces d’orange proposées par Alkesk Pamar sous le nom d’APeel : Fabrication

Fabrication

• Récupération des déchets d’oranges pressées.

• Séchage des écorces et des pépins.

• Broyage de la matière.

• Agglomération grâce à la pectine, naturellement présente dans la pelure d’orange.

Les écorces d’orange proposées par Alkesk Pamar sous le nom d’APeel : Propriétés principales

Propriétés principales

• Compostable.

• Bonne résistance mécanique.

• Bonne conductivité thermique.

• Bonne absorption phonique.

Les écorces d’orange proposées par Alkesk Pamar sous le nom d’APeel : Technique de mise en œuvre

Techniques de mise en œuvre

• Moulé par compression.

• Coulé ou extrudé.

• Découpé au laser.

• Usiné traditionnellement.

• Utilisé pour l’impression 3D.

Les écorces d’orange proposées par Alkesk Pamar sous le nom d’APeel : À retenir pour l’examen

À retenir pour l’examen

1. APeel = matériau fabriqué à partir de déchets d’oranges.

2. La pectine sert de liant naturel pour agglomérer la matière.

3. Il est compostable et possède de bonnes propriétés mécaniques, thermiques et acoustiques.

4. Il peut être transformé avec différentes techniques, notamment l’impression 3D.

Le CSIRO = Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation

Caractéristiques principales :

• Transforme les plus de poulet issu d’abattage en plastique, isolant la kératine.

• Transparent, cassant et biodégradable.

L’EcoCradle

Caractéristiques principales :

• Fabriqué à partir de Mycélium.

• Bon isolant acoustique et thermique.

• Inflammable et résiste très bien aux chocs.

La Galalithe

Caractéristiques principales :

• À base de Caséine (Protéines de lait) et de formol.

Le plastique éco- sourcé est-il la panacée en terme écologique ?

• Les bioplastiques sont soumis aux même problèmes que les biocarburants. Il faut beaucoup de plantes pour peu de produit.

Les fibres naturelles

Caractéristiques principales :

• Les fibres naturelles sont utilisées pour leur recyclabilité.

• La quantité et la qualité sont fort variable selon les récoltes.

• Les fibres de bambou sont très appréciées à cause de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles.

Les plastiques sont en général pas biodégradables

Caractéristiques principales :

• Il est donc intéressant de développer d’autres voies que la « Valorisation » par l’incinération ou la mise en décharge.

Les plastiques biodégradables

Caractéristiques principales :

• Leur dégradation résulte de l’action de micro-organismes naturellement présents dans le milieu.

• Ce processus se déroule en présence d’oxygène.

• Les résidus seront du CO2, de l’eau, des composés inorganiques et de la biomasse.

Les plastiques compostables

Caractéristiques principales :

• Le processus est identique à la biodégradabilité.

• MAIS Ils nécessitent une intervention humaine (apporte d’oxygéne, chaleur) et répondent à des normes de dégradation.

Les plastiques oxodégradables

Caractéristiques principales :

• Un agent additif prodégradant est introduit au moment de la mise en œuvre.

• Il va modifier le comportement du plastique pour le rendre dégradable .

• Cette dégradation s'accélère lors d'une exposition à la chaleur, à la lumière ou sous l'effet de contraintes mécaniques.

• Elle se poursuit lorsque le plastique est enterré.

Quel bilan tirer des bioplastiques : Avantages

Avantages :

• Alternatives crédibles au pétrole.

• Bilan Carbone positif à neutre pour la plupart des procédés.

• Le recyclage est de plus en plus performant, et de mieux en mieux organisé.

Quel bilan tirer des bioplastiques : Inconvénients

Inconvénients :

• Pas de solution idéale pour toutes les situations.

• La plupart des procédés sont économiquement non rentables actuellement.

• La qualité et la quantité de la matière première dépend très fort d’une récolte à l’autre et de la météo pour les produits éco-sourcés.

Quel bilan tirer des bioplastiques : Remarques

Remarques :

• La valorisation énergétique n’est efficace que pour une petite partie des plastiques (thermoformable)

• Les plastiques éco-sourcés ne sont pas une alternative à tous les plastiques et n’entrent généralement pas dans la filière de recyclage.

• Le compostage n’est envisageable que pour quelques plastiques et n’est réservé qu’à des pièces de cycle de vie courte.

• Le recyclage ne se limite qu’à une minorité de plastiques (PMC…) de par les limites des filières de recyclage.

Le tri des plastiques

• Concerne actuellement le recyclage des PMC

Le tri manuel

Caractéristiques principales :

• Permet d’effectuer un premier tri des déchets

→ Permet de faciliter leur futur traitement

• Effectué également une première séparation chromatique des matières

Le tri par spectroscopie dans la zone infrarouges

Caractéristiques principales :

• Tri efficace des plastiques clairs

• Capable de trier les mélanges de plastiques incompatibles

• Pour les matériaux foncés, ces techniques sont aujourd’hui inefficaces

Le tri par densité

Caractéristiques principales :

• Les techniques de séparation les plus répandues sont basées sur la densité des plastiques

Le tri électrostatique

Caractéristiques principales :

• Les phénomènes d’attraction/répulsion électrostatique de ces particules chargées permettent la séparation sous l’emprise d’un champ magnétique

Le tri par flottaison

• Ce tri peut également être considéré comme une première étape de lavage des matières

  
  

Le tri par rayons X

Caractéristiques principales :

• Le principe de la fluorescence consiste à envoyer des rayons X, produits par une tube cathodique, sur les déchets à analyser

• Le rayonnement émis en retour est analysé par spectromètre qui sépare les éléments par le biais d’éjecteurs à air comprimé

Vis d’assemblage en métal et insert métalliques surmoulés

Caractéristiques principales :

→ On préconisera de ne pas dépasser des diamètres de vis

• En acier de 3mm

• En aluminium de 5mm

→ Éviter les inserts métalliques de grande taille, épaisseur supérieure à 1mm

→ Sinon, casse ou usure prématurée des broyeurs

Fortes épaisseurs de pièces plastiques ou composites

Caractéristiques principales :

• Éviter les pièces de grande dimension et n composites chargés en fibres de verre d’une épaisseur supérieure à 5mm

• Éviter les pièces à en plastiques peu chargées, d’une épaisseur supérieur à 10mm

Objets contenants plusieurs plastiques différents

Caractéristiques principales :

Tri actuellement impossible en fonction de leur densité

Les 10 commandements : 1er

• Choisir les familles de polymères les plus facilement recyclables

Les 10 commandements : 2e

• Utiliser des matériaux plastiques clairs, voire sans aucun pigment

  
  

Les 10 commandements : 3e

• Limiter au maximum le nombre de plastiques différents présents au sein d’un même produit

Les 10 commandements : 4e

• Dans le cas où plusieurs types de plastiques sont nécessaires, s’assurer qu’il ne présentent pas d’incompatibilité

Les 10 commandements : 5e

• Faciliter la séparation des différents plastiques, éviter le surmoulage, les matériaux en multicouches, le collage...

Les 10 commandements : 6e

• Diminuer le recours à des plastiques fortement chargés, contenant des retardateurs de flamme bromés.

Les 10 commandements : 7e

• Eviter la présence de peinture, de film, de tissus, d’insert métallique/vis sur ou dans une pièce plastique.

Les 10 commandements : 8e

• Faciliter l’identification des plastiques, éviter les plastiques sombres, plus difficiles à trier.

Les 10 commandements : 9e

• Lorsqu’il y a obligation d’utiliser des matériaux foncés, faire en sorte qu’il existe un écart de densité de 0,15 pour

  faciliter leur séparation.

Les 10 commandements : 10e

• Marquer les pièces de grande taille selon la norme ISO/NP 11469