R&D : Améliorer la boucle d’économie circulaire d'un plastique

Recherches européennes « MMATwo » 

Comment améliorer la boucle d’économie circulaire d’un plastique ?

Depuis octobre 2018, Ecologic contribue au projet européen (H2020) « MMATwo ». Son objectif principal consiste à construire d’ici à 2022, une nouvelle chaîne de valeur du PolyMethylMetaAcrylate (PMMA), un plastique autrement appelé verre acrylique ou plus connu sous le nom commercial de « Plexiglass ».

Le consortium regroupe des producteurs, récupérateurs de déchets, chercheurs et utilisateurs de cette matière. Ensemble, ils développent un procédé de recyclage chimique environnementalement performant et économiquement viable, basé sur la dépolymérisation.

Ce projet a un objectif celui de relocaliser le recyclage du PMMA en Europe afin d’optimiser son recyclage, (obtenir un rMMA le plus pur possible via un procédé chimique) mais aussi de réduire ses impacts sur l’environnement. En effet, les capacités de recyclage de ce polymère en Europe sont très faibles par rapport à la production. Le traitement est donc jusqu'ici réalisé mécaniquement en Asie, ce qui engendrait en outre des émissions carbones liées au transport. L'évaluation environnementale du projet estime que le procédé contribuera à réduire à 70 % des émissions de CO2 par rapport à la matière vierge.

Les DEEE (WEEE en anglais) est une des principales sources de PMMA recyclables : ils représentent plus de 10% du gisement potentiel, ce qui en fait la deuxième plus grosse source.

Découvrez la dernière parution de la newsletter (en anglais) ici.

Le consortium du projet MMATwo

Recycler les plastiques : une nécessité

Plus de 300 kilotonnes de PMMA sont produits chaque année en Europe !

La crise sanitaire a souligné encore davantage, le besoin d’en augmenter la capacité de recyclage qui en 2018, n’atteignait que 7kt/an. En effet, le PMMA constitue le principal matériau utilisé à la fabrication des écrans barrières contre la COVID19, du fait de sa légèreté, de sa solidité et de sa transparence.

En dehors de cette fonction, le PMMA offre un large éventail d’applications : dans les domaines de la construction (fenêtres, puits de lumière, barrières de sécurité…) ou de l’automobile (habitacles, phares…), dans la fabrication des baignoires ou encore, des panneaux photovoltaïques. Son utilisation ayant connu le plus fulgurant développement ces dix dernières années, reste la fabrication des écrans plats LCD.

La pureté du PMMA recyclé : un enjeu capital

Les LCD (Liquid Cristal Display ou « écrans à cristaux liquides ») représentent la technologie des écrans plats la plus répandue. Le PMMA y est utilisé sous forme de dalle pour guider la lumière grâce à ses caractéristiques optiques et mécaniques. Tous ces écrans plats représentent justement une source majeure de PMMA.

Aujourd’hui, compte-tenu de leur durée de vie, la majorité des écrans dont le consommateur se débarrasse au profit de nouvelles technologies, sont encore à tubes cathodiques. Mais déjà, les premiers écrans plats sont remplacés et doivent être recyclés. Récupérer de façon optimale, le PMMA de ces produits en fin de vie¹, objet de l’étude MMATwo, est d’autant plus important que bien valorisé, le PMMA peut être réutilisé plusieurs fois dans de nouveaux cycles de fabrication et ainsi, contribuer à une économie circulaire.

Cependant, le recyclage des produits contenant du PMMA tels que les écrans LCD, s’avère complexe. Tout l’enjeu réside dans la capacité à récupérer dans tous ces objets ou équipements passés dans les mains du consommateur, un PMMA le plus pur possible avant son recyclage chimique.

En effet, contrairement au PMMA issu des chutes de production, le PMMA issu des déchets des consommateurs doit être séparé des autres composants de ces déchets, pour éviter qu’il ne soit « contaminé » (autrement dit, mélangé avec d’autres plastiques, indium, souillures de produits toxiques comme le mercure des lampes…). Le challenge est de réussir à traiter de façon optimale l’ensemble de ces produits en fin de vie pour supprimer toute forme de pollution et retrouver un PMMA dont la composition sera la plus proche possible de son état brut initial.

A cette difficulté s’ajoutent celle de l’identification des produits post-consommation pouvant être sources de PMMA recyclé et de leur collecte. Ainsi, évaluer ce gisement collectable dans les années à venir fait partie de l’étude MMATwo et participe directement à la mise en œuvre d’un dispositif de recyclage optimal par certains groupes de travail du projet.

Dans cette optique, Ecologic fournira en octobre 2020, à mi-parcours des recherches, une cartographie des centres de traitement d’écrans plats en France et des quantités de PMMA qui y sont traitées. S’en suivra alors, une extrapolation à l’Europe résultant d’études statistiques et des retours de partenaires européens.

Intérêt de l’étude pour la filière DEEE

L’exercice est double pour Ecologic : quantifier la proportion de PMMA sur la masse totale des téléviseurs, et déterminer le nombre d’écrans qui seront mis au rebut en Europe dans les années à venir.

Pour définir la proportion de PMMA présent dans chaque type d’écran, la méthode consiste à croiser des sources universitaires indiquant la composition d’un écran LCD avec des données émanant d’observations terrain et notamment, de caractérisations² effectuées par des opérateurs de traitement en contrat avec Ecologic. Pour l’éco-organisme, cette analyse représente aussi l’opportunité de comparer la qualité de traitement et de séparation des matières en fonction des sites, et d’apporter un regard critique pour compléter les résultats de l’étude pour laquelle les échantillons analysés sont de faible importance.

Pour évaluer le nombre d’écrans, Ecologic s’appuie sur plusieurs facteurs : le nombre de ventes, la durée de vie totale des produits et le taux de réemploi, ainsi que les capacités à les collecter.  

Il s’agit d’un exercice prospectif, qui s’inscrit parfaitement dans le travail de la filière DEEE pour mieux quantifier le gisement par flux ou catégories de produits (écrans, petits appareils en mélange, gros équipements « froid », gros équipements « hors froid »...), et ainsi objectiver les taux de collecte.

Les échéances des études menées par Ecologic dans le cadre de MMATwo

Les étapes complémentaires à l’analyse d’Ecologic

Dans un deuxième temps, Ecologic continuera de soutenir Heathland et les autres membres du consortium, en leur fournissant des échantillons de PMMA issus de différents procédés de tri (broyage, démantèlement manuel, démantèlement mécanique) pour des tests. Le type de tri réalisé a en effet une influence directe sur la forme sous laquelle la matière arrivera à l’usine de recyclage et par conséquent, sur les probabilités de contamination par d’autres éléments.

Enfin, Ecologic participera à l’élaboration d’un ensemble de conseils qui devraient aboutir à la rédaction d’un guide pratique à l’attention des producteurs utilisant du PMMA, dans une logique d’éco-conception…

… Résultats à suivre !

Organisation des groupes de recherches au sein du consortium et des étapes du projet MMATwo

 Vue d’ensemble des étapes de l’étude MMATwo

¹ Ou « EoL » (End of life, soit ‘fin de vie’) :  ici on distingue les déchets dits « EoL » (produits ayant été utilisés par le consommateur) par opposition aux déchets post-productions (déchets issus des cycles de production, tels que les chutes de PMMA ou encore les appareils neufs au rebut pour cause de défaut de fabrication). Dans ces derniers, le PMMA que l’ont réussi à extraire pour recyclage est généralement plus pur.

 
² Caractérisation : méthode qui consiste à vérifier la performance de traitement d’un produit dans sa totalité ou en partie (analyse des fractions à différents étapes du processus de recyclage) pour notamment, en connaître la nature et déterminer la présence éventuelle de résidus toxiques ou d’impuretés.