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L'Usine Matières premières

Le retour en grâce du recyclage chimique des plastiques

Laurent Rousselle , ,

Publié le

Aussi irréaliste qu'il soit, l'objectif français de recycler 100% des plastiques d'ici 2025 a le mérite de bousculer l'industrie. Les procédés mécaniques actuels de recyclage du plastique sont insuffisants pour répondre aux exigences de qualité de la plasturgie. Le recyclage chimique, encore à l'état de pilotes, est le seul à même de répondre aux enjeux d’économie circulaire, de réduction de la pollution et de la dépendance aux énergies fossiles.

Le retour en grâce du recyclage chimique des plastiques
A Lyon, les chercheurs de l'IFP Energies Nouvelles développent une technique de recyclage chimique du PET non transparent. La solution sera industrialisable à partir de 2022.
© Laurent Rousselle

Le recyclage mécanique de nos emballages plastiques atteindrait-il ses limites ? Ce choix technique s’est largement imposé, en France et ailleurs. Aujourd’hui, une partie de nos emballages plastiques sont triés, nettoyés, broyés, fondus avant d’être réutilisés, sans toucher à la structure du polymère. "Une industrie qui fonctionne bien", selon Carlos de Los Llanos, directeur scientifique de l'éco-organisme Citeo, mais qui s’avère "insuffisante pour traiter tous les types de plastiques et répondre aux futurs objectifs réglementaires."

Aujourd’hui, sur la totalité des divers emballages plastiques utilisés par les ménages (environ 1,1 million de tonnes), "50% se recyclent sans problème [à condition de les collecter, Ndlr], 25% posent davantage de difficultés et 25% n’ont pas encore de solution de recyclage", indique le représentant de Citeo. A ces quantités s’ajoutent 1 million de tonnes d’emballages plastiques industriels et commerciaux pour lesquels la problématique est assez semblable. Dans le monde, un million de bouteilles sont produites chaque minute.

Regagner de la valeur sur le plastique usagé

Seulement la moitié des emballages plastiques aisément recyclables, soit 26% du gisement, sont recyclés en France. C'est trop peu, si l'on considère l'objectif de 55% fixé par l’Union européenne en 2030 ou, pire, la volonté du gouvernement français de tendre vers 100% de recyclage cinq ans plus tôt.

A ces objectifs de recyclage, s'ajoutent les ambitions en termes d’intégration de matière secondaire. Toujours en 2030, les bouteilles devront contenir un minimum de 30% de matière recyclée (rPET ou rPEhd principalement), ce qui suppose de disposer d’une matière recyclée de très haute qualité, en particulier pour les emballages alimentaires ou cosmétiques. En France, les sites industriels de recyclage ayant obtenu une habilitation au contact alimentaire restent trop rares. Résultat, une bouteille d'eau sur deux est collectée, mais seulement une sur dix redeviendra une bouteille, la majorité étant dégradées en fibres.

Pour gagner la confiance des instances réglementaires, des plasturgistes et des industriels de l'alimentaire et de la cosmétique, il faut revenir à des résines pures, idéalement au monomère qui compose les polymères couramment utilisés.

Le recyclage chimique à la rescousse

C'est pour répondre à ce défi que le recyclage, dans sa version chimique, regagne l'intérêt des géants de la chimie-plasturgie. "L’objectif est de préparer le futur", rappelle Carlos de Los Llanos, "et la chimie représente un complément intéressant pour recycler davantage de plastiques d’ici quatre à cinq ans". La technique n’est pas nouvelle. Les bases scientifiques en sont connues et maîtrisées depuis les années 1990.

Principaux freins, la faisabilité du passage à l'échelle industrielle et sa viabilité économique n’ont toujours pas été démontrées car dépolymériser coûte cher. Le modèle commercial reste encore à trouver, surtout avec un prix du pétrole bas qui rend les matières vierges compétitives. Mais ce raisonnement, valable hier, pourrait ne plus l’être demain.

Avec la menace du prix du carbone conjuguée à un risque d'image, les industriels sont de plus en plus nombreux à se reposer la question du recyclage. Citeo présentera d’ailleurs à ses membres et partenaires, metteurs en marché et recycleurs, début février, une dizaine de technologies émergentes venant des quatre coins du monde. Parmi les start-up et entreprises invitées au Forum solutions plastiques (les 4 et 5 février à Paris) figurent, entre autres, Ioniqa (Pays-Bas), Loop Industries et Polystyvert (Canada), APK (Allemagne), Jeplan (Japon), Purecycle Technologies (Etats-Unis), Recyclng Technologies (Royaume-Uni) et la française Carbios. Hormis le Japon, seul pays à avoir déjà industrialisé - avec des phases d’arrêt et de relance successives - le recyclage chimique d’une partie de ses plastiques, tous les pays sont peu ou prou au même niveau dans leur développement, affirme Carlos de los Llanos.

La recherche française s’attaque au PET complexe et coloré

La France peut, de son côté, compter sur les recherches menées par l’IFP Energie Nouvelles. Son site de Lyon, qui se consacre notamment à la recherche dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement, travaille sur le recyclage du polyéthylène téréphtalate (PET), l’une des cinq résines les plus utilisées dans nos contenants. L’industrie mondiale en consomme 70 millions de tonnes par an. Le PET est notamment présent dans nos bouteilles d’eau et dans les barquettes alimentaires. Dans sa version transparente, c'est la résine la plus facile à recycler avec les techniques actuelles. Mais elle est plus difficile à recycler dans sa version colorée ou lorsqu’elle comporte des couches barrières pour assurer la longue conservation d’un produit sensible à la lumière ou à l’oxygène, comme le lait. Ce qui a créé des remous lors de la multiplication des bouteilles en PET opaque, perturbateur des cycles classiques de recyclage du PET.

Du rPET industriel apte au contact alimentaire en 2022

Ce gisement mal recyclé constitue un manque à gagner de ressources matières conséquent, alors que la demande du marché en PET recyclé s’apprête à connaître une forte croissance. Avec sa solution de solvolyse, l’IFP Energie Nouvelles tente d'y répondre. Le projet, débuté en 2015, pourrait, potentiellement, être industrialisable en 2022. Aujourd’hui, les scientifiques ont passé les étapes de validation à l’échelle laboratoire et effectué les études à l’échelle intermédiaire. Le procédé de dépolymérisation actuel fonctionne pour des quantités allant jusqu’à plusieurs kilogrammes par jour. Les outils de simulation numérique permettent d’éviter de lourds investissements matériels pour effectuer des tests. Reste à l’amener à une échelle industrielle.

Concrètement, les paillettes de plastique sont tout d’abord associées avec un solvant, le glycol, également constituant du PET, avant d’être mélangées et chauffées à environ 260°. Il en ressort une crème marron, dépolymérisée, qui sera ensuite décolorée et purifiée à travers un procédé passant par plusieurs étapes de filtration, pour retrouver le composant de base du PET – son monomère - transparent. Une fois repolymérisé par les polyméristes, ce dernier permettra de produire des emballages aptes au contact alimentaire pour boucler la boucle.

Carbios mise sur le biorecyclage en 2023

Plus ambitieuse écologiquement, la chimie verte s'attaque aussi au recyclage des plastiques. Au PET complexe en particulier. Le français Carbios fait partie de la poignée d’entreprises à avoir innové dans ce domaine. Son originalité a été de confier le recyclage des emballages plastiques aux enzymes. Certaines de ces protéines, présentes dans le milieu naturel, peuvent dégrader la chaîne de monomères. Mais le processus est lent et demande plusieurs semaines. La démarche de Carbios a consisté à transformer ces enzymes en véritables gloutons, par génie génétique. Mélangés aux déchets plastiques dans une cuve à 60°, ces insatiables mangeurs jouent le rôle de catalyseur biologique et déconstruisent les molécules de PET en 16 heures seulement.

Lancée en 2011, l’activité de Carbios - qui a également mis au point, à travers sa co-entreprise Carbiolice, une solution de biodégradation de PLA à partir d’enzymes - a déjà englouti 25 millions d’euros pour ses deux solutions. "La technologie de biodégradation du PLA sera commercialisée en 2020 sous forme de granulés", précise Benjamin Audebert, en charge des relations avec les investisseurs. Pour le PET, l’entreprise vise une première commercialisation sous licence en 2023. Le 17 janvier, Carbios a reçu un financement de 4,1 millions d’euros de l’Ademe pour accélérer l'industrialisation du biorecyclage des plastiques et fibres. En juin, débutera la création de son démonstrateur industriel à Saint Fons (Auvergne Rhône-Alpes).

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