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L'optique affine le tri des déchets

Publié le

Pour mieux séparer les matières à recycler, le tri optique complète désormais le tri mécanique. Pour les verres, plastiques et papiers, trois techniques se développent actuellement.

> Production française de matière recyclée : 37,2 millions de tonnes en 2008 (+ 3,5 % sur un an) > Chiffre d'affaires du secteur : 11,3 milliards d'euros en 2008 (+ 5 % sur un an) > Investissements industriels réalisés par la filière : 621,5 millions d'euros en 2008 (+ 8 % par an sur ces dix dernières années) SOURCE : FEDEREC (2009) Visible. Une batterie de caméras équipées de logiciels d'analyse des couleurs ultraperformants scrutent chaque morceau de verre préalablement broyé et séparent les verres blancs des verres colorés, via un système d'éjection pneumatique. Actualisation. La machine de tri TSA2 de Veolia Propreté est équipée d'un convoyeur en boucle. A chaque minute, les déchets majoritaires sont identifiés puis éjectés. Les autres restent dans la boucle tant qu'ils ne sont pas éliminés. Réémission. Le tapis est éclairé par des lampes émettant dans le moyen infrarouge. Les fibres courtes du carton perdent plus rapidement la chaleur absorbée que les fibres longues du papier. Une différence détectée par les caméras thermiques.

La directive européenne de juin 2008 sur les déchets a imposé la récupération et le recyclage dans l'ensemble des pays membres. L'Europe produit 251 millions de tonnes de déchets municipaux, notamment d'origine ménagère. En France, ce sont 541 kg d'ordures ménagères par habitant et par an qui doivent être traitées. D'ici à 2012, 50 % de ces déchets devront être recyclés, selon ce nouveau texte. Pour devenir plus efficaces, plus automatiques et plus rentables, les centres de tri se modernisent.

Le tri mécanique a longtemps dominé. « Il y a eu des effets de mode : trémis, gravitation... », constate Daniel Zimerlin, le responsable France du britannique Titech. Les déchets passaient par différents cribles ou mailles. « Depuis plusieurs années, grâce au développement de logiciels performants, c'est le tri optique qui s'impose », poursuit-il. Les déchets sont analysés par des faisceaux lumineux dans le spectre visible (pour identifier les couleurs) ou infrarouge (pour détecter les matières) et séparés ensuite par un flux d'air. Des technologies déclinées selon les matériaux à trier. L'étape suivante, pour différencier encore mieux les matières, notamment les plastiques, pourrait être d'utiliser les rayons X.

Verres Identifier les couleurs

Le taux de recyclage du verre plafonne actuellement à 60 %. L'objectif est de passer à 75 %. Pour y arriver, l'industrie du recyclage a besoin de davantage de calcin, c'est-à-dire de verre broyé et nettoyé. Pour Michel Gardes, le président de Verre Avenir, « il faut désormais trier les verres blancs et colorés ». En Europe du Nord comme en Allemagne, le consommateur effectue lui-même ce tri supplémentaire et la moitié des bouteilles fabriquées en verre incolore provient du recyclage. En France, la fabrication du verre blanc est faite uniquement à partir de matière neuve. Et personne ne souhaite réellement demander aux Français d'effectuer un tri supplémentaire des déchets... Heureusement, la technologie vient au secours de la production. Samin, la filiale de Saint-Gobain spécialisée dans le recyclage, a équipé depuis l'an dernier son site de Rozet-Saint-Albin (Aisne), près de Château-Thierry, de cinq machines de tri Clarity, développées par l'autrichien Binder. Cet investissement de plus de 3 millions d'euros (bâtiment compris) permet de récupérer le verre blanc issu des déchets d'Ile-de-France et de Picardie.

CAMÉRAS NUMÉRIQUES ULTRASENSIBLES

La technologie est basée sur un système optoélectronique, qui permet d'obtenir un calcin incolore ne comprenant que 0,5 % d'impuretés (verre de couleur). Le verre broyé est introduit dans la machine sur un tapis éclairé par de la lumière visible. Sept caméras numériques ultrasensibles (résolution de 0,35 x 0,40 mm) permettent une lecture de l'image au niveau de chaque pixel. Un traitement informatique détecte les couleurs de chaque particule de verre et déclenche une décision ultrarapide de tri par un système d'éjection pneumatique. Ses 123 électrovannes assurent 20 000 éjections par minute ! Les particules de verre blanc sont éjectées vers un tapis de sortie et celles de verre coloré vers un autre. La définition des paramètres de tri et des analyses se fait sur un PC à écran tactile.

Toutefois, malgré les progrès réalisés, seule la moitié du verre blanc présent en entrée de process sera récupérée. En effet, aucun bris d'une granulométrie inférieure à 10 mm ne peut pour l'instant être identifié par l'installation et les particules les plus fines sont éliminées avant le tri optique. Peu d'entreprises utilisent cette technologie en France. Un autre recycleur, Solover, basé à Saint-Romain-le-Puy (Loire), fait figure de pionnier dans le tri verre blanc/verre coloré. Mais l'entreprise se focalise maintenant sur le tri des vitrocéramiques, basé sur le même principe. Ce type de matériau, qui peut endommager les fours, est de plus en plus fréquent sur le marché et n'est pas trié par le consommateur. Solover a investi dans une machine qui sera opérationnelle en septembre prochain.

Plastiques Faire recirculer le flux

Comment automatiser davantage ? Trier plus de deux résines sur une même machine ? Capter les matières minoritaires tout en étant rentable ? C'est pour répondre à ces questions et trouver une alternative à la mise en série de machines de tri que les chercheurs de Veolia Propreté se sont mis à la planche à dessin. Le résultat est testé en grandeur nature depuis un an au centre de tri de collecte sélective géré par le groupe à Cognac (Charente). Le groupe s'est basé sur des machines de tri optique infrarouge, développées par le français Pellenc ST. Mais c'est sur le logiciel que les chercheurs se sont concentrés. Le résultat, breveté par le groupe, s'appelle TSA2 : tri séquentiel auto-adaptatif. Le système permet le tri de plusieurs résines plastiques - mais aussi d'autres catégories de matières - sur une seule machine, grâce à la création d'une boucle et à la recirculation des flux non éjectés. Le principe est ingénieux : les déchets arrivent sur le convoyeur et entrent dans une boucle de circulation. Des caméras et logiciels identifient le flux majoritaire dans les éléments entrants et donnent l'ordre d'éjecter spécifiquement cette matière (PEHD, PET, briques alimentaires, papiers...). Les autres produits continuent, eux, de tourner dans la boucle. Une personne est chargée du contrôle qualité sur le convoyeur d'éjection. Elle laisse passer le flux choisi et rectifie les erreurs de tri. Au bout d'une minute, le logiciel détermine à nouveau le matériau devenu majoritaire sur le convoyeur et actualise ses instructions à la machine et au contrôleur qualité. Il devient ainsi possible de capter des matériaux initialement très minoritaires. Le taux de pureté obtenu se situe entre 92 et 95 %.

« Un des avantages du TSA2 est qu'il permet une importante augmentation de productivité sur des centres de taille moyenne », commente François Monie, le responsable des études tri pour Veolia Propreté. Sur le site de Cognac, une machine TSA2 sert à trier trois ou quatre catégories différentes de PET et de PEHD. « Mais nous pourrions, grâce à ce système, aller chercher des produits que la population ne trie pas, comme des barquettes d'alimentation, des pots de yaourt, de la sacherie plastique... » précise-t-il. Le potentiel de la machine est de 3 à 4 tonnes par heure. Le groupe déploie cette technologie « qui permet d'éviter de mettre des machines en série pour trier davantage de matières », déclare Jean-Marc Marsais, le directeur des exploitations à la direction traitement. La compacité de la machine est en effet un atout majeur.

Papier/Carton Détecter le grammage

Papiers de bureau, journaux, magazines, cartons blancs ou bruns... sont particulièrement difficiles à différencier. En effet, la matière est la même : la cellulose. « On ne peut pas s'appuyer sur des différences chimiques pour développer un système de tri plus efficace », commente Antoine Bourely, cofondateur et directeur scientifique du spécialiste français des machines de tri Pellenc ST. Les variations possibles du taux d'humidité de ces matières - de 4 à 14 % -, compliquent encore leur identification. D'après Pellenc ST, les technologies existantes ne dépassent pas 60 % d'efficacité. Les grands du domaine s'attellent donc à développer « la » machine qui fera référence dans le domaine. Le français y travaille depuis trois ans déjà. En partenariat avec le Centre technique du papier, il participe à un projet de développement soutenu par Oséo. La machine développée à partir de ces recherches, Boreas, utilise la différence principale entre le papier et le carton : le grammage et la longueur de la fibre. En effet, des matières fibreuses distinctes absorbent différemment la lumière dans le moyen infrarouge, ce qui permet de les caractériser. Les déchets circulant sur le tapis sont donc éclairés par des lampes infrarouge. Des caméras thermiques analysent la lumière qu'ils réémettent pour identifier les matières et des signaux d'éjection sont envoyés à des buses pneumatiques. « Même pour le papier, l'air comprimé reste encore la meilleure méthode d'éjection », précise Antoine Bourely. Ce système permet aussi d'écarter les plastiques résiduels, même noirs. Le taux d'efficacité revendiqué par le groupe pour les cartons bruns, blancs et gris ou imprimés couleurs atteint 90 % avec une rapidité de traitement de 10 tonnes par heure. La pureté de sortie annoncée est de 97 %.

PREMIÈRES IMPLANTATIONS EN FRANCE ET EN ALLEMAGNE

Après quelques séries de tests, la machine a été installée dans certains centres de tri, comme celui de Paprec, à Harnes (Pas-de-Calais), et d'Excoffier, à Groisy (Haute-Savoie). Elle équipe également des centres de tri allemands. Mais les équipes cherchent à aller plus loin. « Pour pousser encore davantage le recyclage, il nous faudrait arriver à différencier les encres désencrables des autres », explique Antoine Bourely.

Ces dix dernières années, la production française de papier-carton recyclé a progressé en moyenne de 3,8 %. En 2008, 6,3 millions de tonnes ont ainsi été produites. Pour améliorer ces chiffres, la pression réglementaire s'accentue sur la collecte. « Même dans un pays discipliné, il reste environ 15 % de marge d'erreur possible dans le tri du papier et du carton », constate Antoine Bourely. Ce sera aux machines de faire la différence.

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