Projet Vallée Verte: valorisation des Déchets Industriels Plastiques ...
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<strong>Projet</strong> Vallée <strong>Verte</strong>:<br />
<strong>valorisation</strong> <strong>des</strong> Déchets<br />
<strong>Industriels</strong> <strong>Plastiques</strong> de<br />
Production (DIPP)<br />
Emmanuel RIQUELME<br />
Skander MANI<br />
EXPERTISE PEP ET ‐INNOVATION Bellignat, TECHNOLOGIQUE 3 Juillet 2012 EN PLASTURGIE
I. Contexte et objectifs du projet<br />
II.<br />
État <strong>des</strong> lieux de la gestion <strong>des</strong> DIPP<br />
sur la Plastic Vallée<br />
III.<br />
Veille technologique sur le recyclage<br />
mécanique <strong>des</strong> déchets plastiques<br />
IV.<br />
Conclusion et perspectives<br />
p<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
1. Plasturgie et Recyclage<br />
Défis de la Plasturgie<br />
AMONT: approvisionnement en matières premières<br />
AVAL: concurrence <strong>des</strong> pays à bas coûts<br />
INTERNE: réglementation dont PRODUITS/DECHETS<br />
Recyclage <strong>des</strong> plastiques<br />
2,5MT/ an de déchet dont 1MT collectées pour recyclage<br />
Valorisation matière: 60% export, 25% France<br />
30% de DIPP<br />
MP recyclées = 40 à 80% prix MP « neuves »<br />
La <strong>valorisation</strong> <strong>des</strong> déchets plastiques par les plasturgistes = axe de progrès de la<br />
compétitivité <strong>des</strong> plasturgistes en France<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
2. Le projet Vallée <strong>Verte</strong><br />
Contexte:<br />
Plastics Vallée =10% CA plasturgie en France<br />
Ecosystème unique en Europe avec 700 acteurs<br />
Progrès dans recyclage avec <strong>valorisation</strong> carottes injection/déchet monomatière<br />
Axe de progrès sur: DIPP valorisés par transformateurs hors Plastics Vallée, DIPP éliminés (fin CSDU<br />
Veyziat 2017)<br />
Objectifs: « Assurer la pérennité et le développement de la Plasturgie sur la<br />
PV » par:<br />
p<br />
Valorisation de la part du gisement de DIPP éliminé (CSDU Veyziat),<br />
Réorienté la part de DIPP valorisés à l’extérieur vers les plasturgistes de la PV<br />
Favoriser le développement d’une économie circulaire ou écologie industrielle et territoriale<br />
(échanges de flux)<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
3. Méthodologie<br />
Méthodologie<br />
Pha ase 1<br />
Etat <strong>des</strong> lieux de la gestion <strong>des</strong> DIPP sur la<br />
Plastics Vallée<br />
Veille technologique gq sur le recyclage DIPP<br />
Préconisations (technologies et<br />
organisation)<br />
• Acteurs et interactions<br />
• Caractérisation du gisement de DIPP,<br />
• Mode de gestion, coûts<br />
Evaluer les enjeux « matière » et financiers<br />
• Technologies disponibles (stade industriel)<br />
• Technologies innovantes (stade R&D)<br />
Identifier les solutions à déployer<br />
• Insérer les technologies dans l’écosystème acteul<br />
Construire un écosystème optimisé pour la <strong>valorisation</strong> <strong>des</strong><br />
DIPP dans la PV<br />
Phase<br />
2<br />
Développement<br />
Validation et déploiement d’un dun écosystème<br />
optimisé<br />
• <strong>Projet</strong>s R&D sur technologies innovantes<br />
• <strong>Projet</strong>s Ad »aptation tti » sur technologie mature<br />
Valider la rentabilité économique et faisabilité technique.<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
4. Echantillonnage<br />
Etat <strong>des</strong> lieux<br />
• Panel d’acteurs représentatifs <strong>des</strong> spécificités de la PV:<br />
• Secteurs d’activité, procédé(injection, extrusion)<br />
• Acteurs de l’ensemble de l’écosystème<br />
• Pondération Taille, visibilité <strong>des</strong> TPE/PME (80%<strong>des</strong> entreprises)<br />
ECOSYSTEME DE LA PLASTIC VALEE<br />
Pétrochimie<br />
Formulateurs<br />
Compounders<br />
Transformateurs<br />
Consommateurs<br />
Produits<br />
Déchets<br />
Post consommation<br />
Matières<br />
premières<br />
Produits<br />
Déchets<br />
Post production<br />
Prestataires déchets<br />
Collecteurs<br />
Tri<br />
Elimination<br />
Recycleur<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
5. Zone d’étude<br />
Etat <strong>des</strong> lieux<br />
Construction d’un échantillon représentatif de<br />
l’écosystème Plasturgie de la Plastics Vallée<br />
Pour garantir la représentativité du<br />
panel, extension de la zone d’étude<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
6. Bilan du diagnostic<br />
Etat <strong>des</strong> lieux<br />
Atouts<br />
• Organisation en écosystème = un levier de stabilité<br />
• Développement activité à hte valeur ajoutée: pièces<br />
techniques,<br />
• Grands acteurs en lien avec sous traitants locaux<br />
• Pole R&D/ Formation<br />
• Présence d’un CSDU de proximité<br />
Inconvénients<br />
• Impacts concurrence <strong>des</strong> pays à bas coûts<br />
• Résines techniques = qualité <strong>des</strong> MPR (complexité<br />
recyclage),<br />
• Compétences recyclage PV = broyage. Régénération<br />
limitées<br />
• Durée exploitation CSDU limitée (2017) + Hausse prévisible<br />
de la TGAP de 100% (+15-30% sur coût traitement total)<br />
Recyclage<br />
Utilisation de matières recyclées<br />
• Recyclage interne systématique <strong>des</strong> carottes d’injection, • Capacité et intérêt pour augmenter conso de MPR.<br />
• Recyclage externe: produits non conformes,<br />
Contrainte forte clients sur utilisation de MPR(secteur<br />
• Recyclage difficile (enfouissement): pièces avec inserts, automobile)<br />
purges, multi-matières, plastique transparents...<br />
• Taille et pérennité <strong>des</strong> lots réduit les possibilités d’utilisation<br />
• Exportation <strong>des</strong> déchets recyclés (>50%) hors PV...<br />
• Compoundage permet d’améliorer la qualité et les<br />
• <strong>Plastiques</strong> recyclés: broyé>régénéré<br />
propriétés <strong>des</strong> plastiques recyclés<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
7. Ecosystème actuel<br />
Etat <strong>des</strong> Lieux<br />
Formulateurs<br />
Compounders<br />
540kT<br />
Transformateurs<br />
Produits<br />
5kT<br />
Matières<br />
premières<br />
CSDU<br />
Veyziat<br />
Atelier<br />
recyclage<br />
Recyclage interne<br />
35 kT<br />
Déchets<br />
Carottes<br />
Purges<br />
2,5 kT (10%)<br />
Produits non conformes<br />
13kT (90%)<br />
Monomatière<br />
15kT(30%) 1,5kT Pièces avec inserts<br />
2kT (30%)<br />
Bi(tri)-matière<br />
1kT(40%)<br />
Produits décorés<br />
Déchets emballage<br />
Traitemen nt externe<br />
6 kT<br />
15kT<br />
Collecteurs<br />
Broyeurs<br />
Régénérateurs<br />
1 kT<br />
7,5kT<br />
Transformateurs<br />
hors Plastic Vallée<br />
III. Technologies de recyclage mécanique<br />
Vallée <strong>Verte</strong><br />
Déchets plastiques<br />
Charges<br />
Types de <strong>valorisation</strong><br />
Régénération<br />
matière<br />
Produits<br />
semi‐finis<br />
EXTRUSION<br />
MONOVIS<br />
EXTRUSION<br />
BIVIS<br />
PROMECO<br />
DURAPLAST<br />
NGR‐ONE<br />
STEP<br />
TECHNOVA<br />
PIM<br />
Technologies<br />
au stade industriel<br />
COREMA<br />
EXTRUSION<br />
RÉACTIVE<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
PIM (Powder Impression Moulding)<br />
Produits<br />
semi-finis<br />
Breveté par ERT et industrialisé par 2k Manufacturing Limited en 2009 – Angleterre<br />
Déchets éh<br />
déchiquetés<br />
et lavés<br />
‣ 80% de déchets plastiques mélangés (20% de liant)<br />
‣ Un seul site de production fabrique 300 000 panneaux/an<br />
= 6% de contreplaqués utilisés dans le secteur de construction<br />
= 6000 tonnes de déchets plastiques<br />
= 0.2% de déchet enfouis/an au UK.<br />
Avantages<br />
• Mélanges complexes<br />
• Technologie simple à mettre en<br />
place<br />
• Substituant du contreplaqué<br />
Inconvénients<br />
• Faible cadence de production<br />
• Matériau hétérogène<br />
• Mauvaises propriétés<br />
mécaniques<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
DURAPLAST<br />
Produits<br />
semi-finis<br />
Breveté par Duraplast Corporation en 1992 – USA<br />
1 ére extrudeuse mono‐vis<br />
(alimentation, plastification<br />
et homogénéisation)<br />
Ajout d’additifs<br />
2 ème extrudeuse mono‐vis<br />
(Homogénéisation<br />
mélange/additif)<br />
Pultrusion (roving)<br />
Avantages<br />
• Mélanges complexes<br />
• Bonne rigidité<br />
• Diminuer l’épaisseur <strong>des</strong> profilés<br />
Inconvénients<br />
• Faible cadence de production<br />
• Compatibilité renfort/matrice<br />
• Imprégnation du renfort (forte<br />
viscosité de la matrice)<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
PROMECO<br />
Charges<br />
Société PROMECO advanced waste technology – Italie<br />
Micronisation<br />
‣ 90% de déchets plastiques mélangés (10% de liant)<br />
‣ Déchets souillés issus du tri et du traitement de décharge<br />
d’ordures ménagères<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE<br />
Avantages<br />
• Mélanges complexes<br />
• Facile à implanter dans un local<br />
industriel sans aucun<br />
aménagement particulier<br />
Inconvénients<br />
• Mélange hétérogène et de<br />
propriétés médiocres<br />
• Nécessite l’ajout lajout d’un dun liant (10%)
Extrusion monovis<br />
Régénération<br />
matière<br />
Trémie<br />
Zone de<br />
plastification<br />
Zone de pompage<br />
Filière<br />
Zone d’alimentation<br />
Collier chauffant<br />
‣ La régénération matière par extrusion monovis peut être simple quand<br />
les plastiques sont constitués d'une seule résine (monomatière)<br />
‣ Les déchets peuvent se présenter sous forme de mélanges de plusieurs<br />
polymères incompatibles entre eux<br />
Avantages<br />
• Déchets monomatières<br />
• Faible autoéchauffement<br />
Inconvénients<br />
• Mélanges complexes<br />
• Mauvaises dispersion et<br />
homogénéisation<br />
• Convoyage de la matière<br />
• Vis non modulaire<br />
Foureau<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Extrusion monovis : NGR-One Step Tech.<br />
Régénération<br />
matière<br />
Nouvelle ligne de recyclage commercialisée par NGR en 2012 ‐ Autriche<br />
Déchiqueteur universel, distributeur et extrudeuse monovis combinés<br />
‣ Un tiroir coulissant entrainé hydrauliquement presse le<br />
matériau contre les couteaux du déchiqueteur universelle :<br />
purge, profilés, corps creux, emballages……...<br />
‣ Le matériau déchiqueté est acheminé immédiatement<br />
par le moyen d’un distributeur vers l’extrudeuse monovis<br />
Avantages<br />
• Monomatières<br />
• Gains d’espace et de 40% du<br />
coût de l’énergie<br />
• Transformation rapide et avec<br />
moins d’arrêts<br />
Inconvénients<br />
• Mélanges complexes<br />
• Mauvaises dispersion et<br />
homogénéisation<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Extrusion bivis<br />
Régénération<br />
matière<br />
Ajout d’un copolymère<br />
+<br />
Charges et<br />
renforts<br />
• Éléments à pas<br />
directe (convoyeur)<br />
• Éléments à pas<br />
inverse (restrictif)<br />
• Éléments malaxeurs<br />
Zone d’alimentation<br />
Fusion<br />
‣ Le transport solide en extrusion bivis a lieu grâce à l’effet de<br />
déplacement positif <strong>des</strong> vis interpénétrées, qui agissent comme une<br />
pompe à engrenage<br />
‣ Une vis modulaire est constituée d’éléments indépendants que l’on<br />
peut agencer pour constituer un profil<br />
Ecoulement à l’état fondu<br />
Avantages<br />
• Monomatières et mélanges<br />
simples<br />
• Vis modulaires (t. de séjour..)<br />
• Mélange dispersif et distributif<br />
• Alimentation régulière<br />
• Débit important<br />
Inconvénients<br />
• Mélanges complexes<br />
• Autoéchauffement<br />
Compatibilisation<br />
Applications à faible<br />
valeur ajoutée<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Extrusion mono et bi-vis : COREMA<br />
Régénération<br />
matière<br />
Nouvelle ligne de recyclage commercialisée par EREMA en 2012 ‐ Autriche<br />
1<br />
2<br />
3<br />
Déchiqueteur universel,<br />
distributeur et extrudeuse<br />
monovis combinés<br />
4<br />
5<br />
1 2 3 4 5 6<br />
‣ L’extrudeuse tangentielle est alimentée continuellement<br />
‣ La matière préparée et filtrée est introduite dans une bi‐vis<br />
corotatives et interpénétrées de Coperion<br />
‣ La combinaison <strong>des</strong> savoir‐faire d’ERMA dERMA et de Coperion a<br />
ouvert un vaste champ de préparation et de formulation <strong>des</strong><br />
matières recyclées<br />
6<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE<br />
Avantages<br />
• Efficacité de malaxage et de<br />
dispersion <strong>des</strong> charges et renforts<br />
• Alimentation régulière et<br />
tangentielle: débit 30% supérieur<br />
• Pas de pré‐découpe nécessaires<br />
pour 95% <strong>des</strong> matières<br />
Inconvénients<br />
• Mélanges complexes<br />
• Autoéchauffement
Extrusion bivis : Technova<br />
Régénération<br />
matière<br />
Nouvelle ligne de recyclage commercialisée par TECHNOVA en 2012 ‐ Italie<br />
Extrudeuse bivis avec 3 zones de<br />
dégazages pour film LDPE/HDPE/PP<br />
Alterner les deux filtres grâce à un<br />
système à 2 tiroirs<br />
‣ Les déchets d’emballage multicouches sont de plus en plus<br />
présents, incluant <strong>des</strong> matières peu compatibles entre elles, avec<br />
de plus en plus de film étirable de très faible épaisseur posant <strong>des</strong><br />
problèmes de séchage après lavage<br />
‣ C’est pour ces raisons que TECNOVA a mis au point cette<br />
nouvelle ligne de régénération équipée d’une nouvelle bi‐vis avec<br />
un profil de vis très particulier<br />
‣ 03 zones de dégazage permettant de traiter <strong>des</strong> matières avec<br />
un fort pourcentage d’encre ou avec un taux d’humidité supérieur<br />
à la moyenne<br />
Avantages<br />
• Emballages multicouches<br />
• Amélioration de la productivité<br />
de 20 à 25%<br />
• Profil de vis adapté pour une<br />
meilleure homogénéisation<br />
• Amélioration du dégazage<br />
Inconvénients<br />
• Mélanges complexes<br />
• Autoéchauffement<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Extrusion bivis : Extrusion réactive<br />
Régénération<br />
matière<br />
In‐situ compatibilization<br />
(chemical reaction)<br />
Initiator<br />
Devolatilization<br />
Grafting of new<br />
chemical functions<br />
‣ Le coté modulable <strong>des</strong> extrudeuses bi‐vis (≠t. de séjour), offre<br />
une plus large flexibilité d’utilisation. Cela a ouvert la voie à<br />
d’autres applications utilisant l’extrudeuse bi‐vis en tant que<br />
réacteur chimique continu.<br />
‣ Permet de fabriquer <strong>des</strong> matières offrant de nouvelles<br />
propriétés et nouvelles fonctions, comme greffer de nouvelles<br />
fonctions sur les chaines <strong>des</strong> polymères, adapter la rhéologie et<br />
les cinétiques de cristallisation du polymère issu du recyclage au<br />
procédé mise en forme de nouveaux produits<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE<br />
Avantages<br />
• Monomatières et mélanges<br />
simples<br />
• Vis modulaires (t. de séjour..)<br />
• Mélange dispersif et distributif<br />
• Alimentation régulière<br />
• Débit important<br />
•Réacteur é chimique en continu<br />
• Absence de solvant<br />
Inconvénients<br />
• Mélanges complexes<br />
• Autoéchauffement<br />
•Contrôle difficile de la sélectivité<br />
de certains types de réaction
Produits éco-conçus<br />
Régénération<br />
matière<br />
‣ Cesexemplesmontrentqu’avecdusavoirfaireetun<br />
peu d’imagination, on peut trouver <strong>des</strong> débouchés, à<br />
faible valeur ajoutée, pour les mélanges complexes de<br />
déchets plastiques<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
Et si on veut aller plus loin ? Quelle technologie<br />
faut-il utiliser ?<br />
III.<br />
?<br />
Composition et<br />
concentrations<br />
variables<br />
?<br />
?<br />
Polymères de<br />
différentes<br />
viscosités<br />
Polymères ayant<br />
<strong>des</strong> températures<br />
de fusion<br />
différentes<br />
Des mélanges de plus en plus complexes à<br />
recycler !<br />
Polymères<br />
immiscibles,<br />
incompatibles,<br />
…<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
IV. Conclusion et perspectives Phase 1<br />
Etat <strong>des</strong> lieux du recyclage <strong>des</strong> DIPP de la Plastics Vallée<br />
+<br />
Identification <strong>des</strong> technologies disponibles<br />
+<br />
Recherche et Développement <strong>des</strong> technologies innovantes<br />
=<br />
Construction d’un écosystème optimisé de la Plasturgie dans la<br />
Plastics Vallée (économie circulaire)<br />
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE
EXPERTISE ET INNOVATION TECHNOLOGIQUE EN PLASTURGIE<br />
2, rue Pierre et Marie Curie<br />
BP 1204 – Bellignat<br />
01117 Oyonnax Cedex – France<br />
: +33 (0) 4 74 81 92 60<br />
: +33 (0) 4 74 81 92 61<br />
www.poleplasturgie.com<br />
l info@poleplasturgie.com<br />
EP – Olivier GUERRIN<br />
PHOTOGRAPHE - LPKF<br />
Crédit photos : PE
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