Des traverses de chemins de fer en plastiques recyclés ?

Dans le ferroviaire, les émissions de gaz à effet de serre (GES) proviennent principalement de l’énergie consommée pour le transport et des matériaux employés dans les infrastructures – l’acier et le béton présentant de fortes empreintes carbone. Selon une équipe de recherche de l’université de Tampere (Finlande), une alternative dans le domaine de la construction et de la maintenance pourrait venir des plastiques recyclés (habituellement incinérés).

Pour le démontrer, le premier auteur Heikki Luomala et ses deux collègues Rami Halme et Ilari Jönkkäri ont choisi de se concentrer sur les traverses de chemins de fer. En effet, celles-ci représentent une importante quantité de matière avec une durée de vie pouvant atteindre 60 ans. Les traverses ont donc un impact certain sur les émissions de GES. L’idée des trois scientifiques de Tampere est décrite en détail dans le journal Frontiers in Sustainability en date du 12 décembre 2024.

Les étapes de production des traverses en plastique

Les plastiques étudiés dans la nouvelle étude proviennent soit d’équipement électrique et électronique, soit du rejet issu du recyclage des cartons d’emballage de liquides. Dans le premier cas, une fois le métal retiré, le plastique majoritaire est l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Dans le second cas, le processus de repulpage du carton permet de séparer les fibres de cellulose de l’aluminium et des plastiques. Ce rejet contient comme principaux plastiques du polyéthylène (PE), du propylène (PP), de l’éthylène alcool vinylique et du polyéthylène téréphtalate (PET). La production des traverses de test suit six étapes distinctes : la compression, le fraisage, l’extrusion, la granulation, le séchage et le moulage par injection. En premier lieu, la compression s’effectue à 200°C pendant environ 4 minutes. Le fraisage permet ensuite de retirer la matière excédentaire. Les deux rubans de plastique recyclé en sortie de l’extrusion sont ensuite découpés afin d’obtenir de petits granules. Ceux-ci sont séchés à 70°C durant près de 2 heures. Enfin, la procédure se termine avec le moulage par injection (à 210°C pendant 10 secondes pour le rejet de repulpage du carton, et à 230°C pendant 13 secondes pour l’ABS). Les chercheurs reçoivent en bout de ligne des traverses composées de plastiques recyclés longues de 2,6 mètres, larges de 25 centimètres et épaisses de 15 centimètres.

Les tests subis par ces traverses visaient avant tout à vérifier qu’elles pouvaient garder leur forme malgré la pression d’une charge et de fortes hausses de température. À ce jeu-là, les traverses en ABS ont été les plus convaincantes.

En effet, tandis que les traverses issues du rejet de repulpage du carton avaient tendance à s’amollir à 55°C, les traverses en ABS ne bougeaient pas et montraient même une solidité et une dureté presque trois fois plus importantes. D’après les auteurs de l’étude, ces dernières pourraient donc s’adapter à tous types de chemins de fer. Pour se donner une idée des économies réalisées sur les émissions de GES, il suffit d’imaginer le recyclage de tout le rejet de repulpage du carton sous forme de traverses (renforcées de barres d’acier) en Finlande en un an. En remplaçant le béton, elles réduiraient les émissions de 3 610 tonnes en équivalent CO₂. Et si à cela venait s’ajouter le recyclage de l’ABS, la réduction annuelle d’émissions pourrait atteindre 24 200 tonnes en équivalent CO₂. D’ici à ce que ces traverses en plastique soient disposées sur les voies, de futures recherches devraient réaliser des exemplaires de test à l’échelle afin d’observer leur comportement sur le long terme.