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Éco-conception : Les composites au défi de l'économie circulaire

Alexandre Couto

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Éco-conception : Les composites au défi de l'économie circulaire

Avec le traitement mécanique, les composites, ici un fragment de coque de bateau, sont broyés, puis triés. La valorisation des fibres reste limitée.

© IMT

Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés par l’industrie. Ils pourraient générer quelque 80 000 tonnes de déchets par an en Europe à partir de 2025, alors qu’ils sont difficilement recyclables. Trois pistes sont explorées pour parvenir à les réutiliser.

Il va bien falloir recycler les composites. Avec un marché mondial en croissance de 8,8 % par an d’ici à 2025, selon les projections du cabinet MarketsandMarkets, ces matériaux résistants et légers ont le vent en poupe dans l’industrie. Qu’ils soient utilisés pour réduire la consommation de carburant dans l’aéronautique en allégeant les pièces de structure, améliorer les performances des réservoirs des véhicules à hydrogène ou créer des pales d’éoliennes légères et résistantes à la corrosion, les composites participent à l’essor des technologies vertes. Cependant, ces matériaux posent un problème dans le contexte de l’économie circulaire. Leur structure complexe, associant un renfort fibreux et une matrice polymère, rend difficile le recyclage des produits en fin de vie. Les composites à matrice thermodurcissables, qui représentent près de 90 % du marché et dont la polymérisation est irréversible, sont pointés du doigt.

Aujourd’hui, la majeure partie des 17,7 millions de tonnes de composites produites dans le monde est condamnée à finir à l’enfouissement. En Europe, la filière estime que 80 000 tonnes de déchets composites seront produits chaque année à partir de 2025. En cause : l’arrivée en fin de vie de la première génération de pales d’éoliennes et d’aéronefs en composites. Ce gisement pourrait même être revu à la hausse avec l’arrivée des chutes de production associées au développement des véhicules électriques et hydrogène. Avec l’objectif de la loi Agec de diminuer de moitié les mises en décharge d’ici à 2025, le développement de technologies de recyclage efficaces est désormais une nécessité pour faire des composites un matériau compatible avec l’économie circulaire. Les travaux sont déjà bien engagés et trois voies se dessinent.

Traitement mécanique : la technologie la plus économe

Le recyclage mécanique consiste à alterner des étapes de broyage et de criblage pour aboutir à un matériau à la composition et à la granulométrie contrôlées. Ces recyclats sont incorporés comme additifs dans une nouvelle matrice thermodurcissable ou thermoplastique, ou comme charge dans des matériaux de construction. Après concassage de la pièce sur le site de collecte, les morceaux sont broyés à grande vitesse. La taille des recyclats varie de 10 mm pour des particules incorporant de la fibre à 50 m pour les poudres micronisées. Ce broyage est généralement réalisé à très basse température (cryobroyage) afin de limiter les dégradations thermomécaniques subies par la matière à cause des frottements dans les broyeurs.

Des opérations de séparation des éléments interviennent après les phases de broyage : le criblage et le tamisage permettent d’obtenir des particules de taille homogène, tandis que des techniques de séparation par flottaison ou électrostatiques (courants de Foucault ou séparateurs triboélectriques) discriminent les éléments riches en fibres des poudres issues de la matrice polymère qui peuvent entrer dans des usages[…]

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