La gestion actuelle des déchets plastiques

En 2000, la production française de matières plastiques a atteint un niveau record de 6,5 millions de tonnes, soit une progression de 4 % par rapport à 1999. La consommation réelle, estimée à 5,2 millions de tonnes, génère une source de déchets importante qu’il convient de retraiter. Aujourd’hui, du fait des directives européennes, l’élimination de ces déchets par mise en décharge ou incinération n’est plus préconisée et laisse place à la collecte et à la revalorisation chimique ou mécanique. De nombreux efforts sont donc fournis pour trouver de nouveaux procédés capables d’assurer la rentabilité du recyclage.

LE RECYCLAGE DES POLYMERES THERMOPLASTIQUES EN FRANCE 

Les matières plastiques sont devenues en l’espace d’une vingtaine d’années une source indispensable de produits dans pratiquement tous les secteurs de consommation. L’explosion démographique, l’urbanisation effrénée ou bien encore l’amélioration de la qualité de vie ont provoqué une forte croissance de la consommation, générant un flux de déchets très important. Ainsi, en 2000, la France a consommé 5.2 millions de tonnes de matières plastiques. En 1998, la consommation était de 4,8 millions de tonne pour une production de 3 millions de tonnes de déchets plastiques. Seuls 12 % de ces déchets (soit 360 000 tonnes) avaient été collectés en vue d’être recyclés [1]. Face à cette situation préoccupante, les autorités compétentes ont établi au sein de l’Europe des législations concernant la gestion de ces déchets. Ainsi, les directives européennes 91/56/EEC et 94/62/CE sont deux textes visant à améliorer le recyclage en imposant une réglementation stricte aux états membres de l’union européenne. Il convient, avant de présenter ces deux textes, de nous attarder sur la notion de déchets que ces directives européennes définissent comme « toute substance que le propriétaire abandonne, destine à l’abandon ou se trouve dans l’obligation de se débarrasser ».

La gestion actuelle des déchets plastiques 

Afin de pouvoir gérer correctement le flux de déchets plastiques, il est nécessaire d’estimer précisément les quantités de déchets générés par les entreprises et les particuliers. Ces informations serviront à dimensionner les moyens de traitement à mettre en œuvre, notamment pour atteindre les objectifs réglementaires.

Les estimations Amont 

Pour la France, les estimations Amont consistent en l’étude de données sur les quantités de matières consommées et de produits plastiques produites lors des années précédentes. Ces données proviennent d’études et de suivis des marchés commandés par les industriels du plastique (producteurs comme fabricants) et peuvent être utilisées pour estimer les flux de déchets. Ainsi, des déchets générés à l’année n proviendront de produits fabriqués à l’année n – durée de vie. Il est enfin important de noter que ces données ne portent pas sur les déchets mais sur les produits et indiquent les grandes masses à prendre en compte .

Les directives européennes

Avec le renforcement des préoccupations environnementales, des programmes de prévention et de valorisation des déchets d’emballages ont été mis en place en France et en Europe, encadrés par des dispositions réglementaires.

L’harmonisation européenne

La Directive 91/56 EEC définit le terme déchet dans son ensemble. La Directive 94/62/CE est plus relative aux emballages et aux déchets d’emballages. Celles-ci répondent à un double objectif :
– inciter tous les états membres à progresser en matière de prévention et de valorisation des déchets d’emballages,
– encadrer et harmoniser les initiatives afin d’éviter les entraves aux échanges et les distorsions de concurrence à l’intérieur de la communauté.

De nombreux textes définissent ainsi plusieurs exigences essentielles auxquelles les emballages devront satisfaire pour être mis sur le marché. Pour la valorisation, qui recouvre comme nous le verrons plus loin, les recyclages matière et chimique, et la valorisation énergétique, ils fixent des objectifs à atteindre par tous les états membres. Quelques objectifs sont exposé ci-dessous :
– 25 à 45% en 2001 pour les déchets d’emballages, avec un minimum de 15% par matériau,
– 80% en 2006 pour les véhicules hors d’usage,
– 70% à 90% en 2004 suivant la nature des produits électriques et électroniques en fin de vie.

La solution française 

La France a choisi d’associer tous les acteurs et toutes les pratiques afin d’optimiser le recyclage des déchets en insistant sur les équipements et les savoir-faire existants. Deux décrets ont ainsi été adoptés :
– décret du 1er avril 1992 : le producteur, l’importateur ou le responsable de la mise sur le marché d’emballages ménagers est tenu de contribuer ou de pourvoir à l’élimination de l’ensemble de ses déchets d’emballages. Trois possibilités : la consigne, la collecte et l’élimination par l’industriel ou par contribution à un organisme agréé à cette fin.
– décret du 13 juillet 1994 : les entreprises (industrielles, artisanales, commerciales) productrices de déchets d’emballages non ménagers sont responsables de leur valorisation. Elles doivent les trier et se préoccuper de leur valorisation dans des installations spécialement agréées.

Par ailleurs le décret du 18 novembre 1996 a fixé des minima de recyclage (égaux ou supérieurs à la directive) à respecter dans le cadre de l’élimination des déchets ménagers. Enfin, le décret du 20 juillet 1998 précise que les entreprises doivent maintenant s’intéresser à l’impact futur de nouveaux produits sur l’environnement. Une directive sur les VHU et une directive sur les produits électriques et électroniques est en préparation.

Les filières traditionnelles d’élimination

Les différentes filières présentées dans cette partie sont des filières classiques d’élimination des déchets plastiques établies avant 1990. Intéressons-nous aux deux voies d’élimination existantes [5] :
– L’élimination non sélective :
C’est la voie du stockage et de l’incinération. Cette voie traite des déchets plastiques en mélange avec les autres déchets. Elle regroupe la voie de la valorisation thermique par incinération et la voie de non-valorisation par stockage ou incinération sans récupération d’énergie.
– L’élimination sélective :
Cette voie nécessite une séparation minimale des plastiques des autres matériaux présents dans les déchets. La valorisation comporte une étape de collecte sélective, une étape de régénération et une étape de fabrication de nouveaux produits finis. Cette voie inclut aussi le procédé de rénovation qui permet à un produit usagé de retrouver un niveau de qualité synonyme d’une nouvelle utilisation.
– La collecte
La collecte des déchets est une étape obligatoire quelque soit le type de traitement envisagé derrière. Celle-ci peut être sélective ou globale mais est présente dans toutes les filières. Son coût réel est assez compliqué à évaluer du fait de l’hétérogénéité des déchets collectés, et de leur distribution sur les lieux de collecte.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : LE RECYCLAGE DES POLYMERES THERMOPLASTIQUES EN FRANCE
I.1 La gestion actuelle des déchets plastiques
I.1.1. Les estimations Amont
I.1.2. Les estimations Aval
I.1.3. Conclusion et vue globale
I.2 Les directives européennes
I.2.1. L’harmonisation européenne
I.2.2. La solution française
I.3 Les filières traditionnelles d’élimination
I.3.1. Les filières non sélectives
I.3.2. Les filières sélectives
I.4 Les nouvelles structures de valorisation
I.4.1. La filière des emballages ménagers : Eco-emballage
I.4.2. Les nouvelles voies d’innovation
I.5 Cas particulier : la valorisation du PET
I.5.1. La valorisation chimique
I.5.2. La valorisation énergétique : l’incinération
I.5.3. La valorisation matière
I.6 Objectifs de l’étude
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE II : PRESENTATION DES POLYMERES PARENTS ET DE LEURS MELANGES
II.1 Présentation des polymères parents
II.1.1. Le polyéthylène téréphtalate
II.1.2. Le polyéthylène
II.2 Présentation des mélanges PET/PEhd
II.2.1. Propriétés mécaniques des mélanges polyéthylène téréphtalate/polyéthylène haute densité
II.2.2. Présentation des mélanges étudiés
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE III : CARACTERISATION DES POLYMERES PARENTS ET DE LEURS MELANGES AVANT MISE EN ŒUVRE
III.1 Techniques expérimentales utilisées
III.1.1. Calorimétrie
III.1.2. Rhéométrie plan-plan en mode oscillatoire
III.2 Etude calorimétrique des polymères parents et de leurs mélanges
III.2.1. Analyse enthalpique différentielle des polymères parents
III.2.2. Analyse enthalpique différentielle des mélanges
III.3 Etude rhéologique des polymères parents et de leurs mélanges
III.3.1. Les mélanges de polymères
III.3.2. Rhéologie des mélanges
III.3.3. Propriétés rhéologiques des mélanges PET/PEhd non-compatibilisés
III.3.4. Etude rhéologique des polymères parents
III.3.5. Etude rhéologique des mélanges PET/PEhd
III.4 Conclusion
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE IV : APPLICATION AU PROCEDE DE MISE EN ŒUVRE
IV.1 Introduction
IV.2 Présentation du procédé SCAMIA
IV.2.1. Description du procédé
IV.2.2. Problèmes liés à la configuration du procédé
IV.3 Expériences menées sur le procédé de mise en œuvre SCAMIA : extrudeuse à tête de torpille
IV.3.1. Description des paramètres d’extrusion
IV.3.2. Essais sur des granulés de PEhd
IV.3.3. Essais sur des flakes de PET
IV.3.4. Essais sur les mélanges PET/PEhd
IV.4 Expériences menées sur le procédé de mise en œuvre SCAMIA : extrudeuse monovis simple
IV.4.1 Présentation de l’extrudeuse monovis simple
IV.4.2. Utilisation d’un nouvel EVA
IV.4.3. Essais sur des flakes de PET
IV.4.4. Essais sur les mélanges PET/PEhd 90/10
IV.4.5. Essais sur les mélanges PET/PEhd 80/20
IV.4.6. Essais sur les mélanges PET/PEhd 70/30
IV.5 Etude du défaut d’aspect périodique
IV.5.1. Procédé d’extrusion
IV.5.2. Essais sur des granulés de PET
IV.5.3. Essais sur des flakes de PET
IV.5.4. Conclusion
IV.6 Modélisation de l’écoulement de matière dans la filière froide
IV.6.1. Modélisation de l’écoulement de type coextrusion
IV.6.2. Modélisation de l’écoulement de type bouchon
IV.6.3. Conclusion
IV.6.4. Perspective
IV.7 Conclusion
REFERENCES
CHAPITRE V : ETUDE STRUCTURALE DES JONCS OBTENUS APRES MISE EN ŒUVRE : INFLUENCE DU PROCEDE
V.1 Etude structurale macroscopique
V.1.1. Etude structurale d’un jonc PET recyclé 100 %
V.1.2. Etude structurale d’un jonc PET recyclé 90 %/PEhd recyclé 10 %
V.1.3. Généralisation aux autres mélanges PET/PEhd recyclés 80/20 et 70/30
V.2 Etude thermodynamique
V.2.1. Définition de l’étude
V.2.2. Etude des proportions réelles des matériaux présentes dans le mélange
V.2.3. Etude du taux de cristallinité du PET
V.2.4. Conclusion
V.3 Morphologie des mélanges de polymères
V.3.1. Mécanismes d’établissement de la morphologie
V.3.2. Morphologie des mélanges PET/PEhd non-compatibilisés
V.3.3. Influence de la morphologie sur les propriétés mécaniques
V.3.4. Etablissement de la morphologie lors de l’extrusion de mélanges PET/PEhd par le procédé SCAMIA
V.4 Etude structurale microscopique
V.4.1. Etude par microscopie optique
V.4.2. Morphologie des joncs de mélanges extrudés : aspect expérimental
V.4.3. Etude de la distribution de la phase dispersée
V.5 Conclusion
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
CONCLUSION

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