Article de référence | Réf : AM8700 v2

Pyrolyse
Recyclage des caoutchoucs

Auteur(s) : Claude JANIN

Date de publication : 10 mai 2024

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RÉSUMÉ

Les caoutchoucs réticulés contiennent généralement des charges renforçantes. Les filières de récupération des pneumatiques (poids lourds et véhicules légers) existent ce qui n’est pas le cas pour les caoutchoucs industriels. La valorisation énergétique est aujourd’hui dominante et l’objectif est de développer la valorisation matière. L’article passe en revue ces différents modes de valorisation matière des déchets de caoutchouc, les techniques de broyage, de régénération mécanique, thermique et chimique, de pyrolyse et de mélangeage avec des polymères thermoplastiques. L’élimination des problèmes d’odeur reste une préoccupation.

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Auteur(s)

  • Claude JANIN : Consultant et conseiller scientifique auprès d’Elanova Lab - Ancien directeur de recherches matériaux Michelin, Clermont-Ferrand, France - Ancien directeur scientifique du LRCCP (Laboratoire de Recherche et de Contrôle des Caoutchoucs et des Plastiques), Vitry-sur-Seine, France

INTRODUCTION

Historiquement, la régénération de caoutchoucs (ou gommes) par voie chimique a été très importante. Ainsi, à la fin de la Seconde Guerre mondiale, 40 % de caoutchoucs régénérés « reclaim rubber » servait de matière première à l’industrie du caoutchouc, seul ou en mélange avec du caoutchouc naturel ou synthétique.

Trois raisons ont conduit à la diminution, voire à la disparition du « reclaim rubber » du moins dans les pays d’Europe et en Amérique du Nord :

  • l’introduction du pneu à carcasse radiale (en remplacement du pneu conventionnel diagonal) beaucoup plus exigeant en termes de propriétés des différents constituants ;

  • le prix très bas des matières premières ;

  • l’utilisation pour la fabrication du caoutchouc régénéré de produits chimiques pour le moins préoccupants au sens de la réglementation REACH.

Les caoutchoucs en fin de vie (en particulier les pneus) ont longtemps été mis en décharge. Depuis 1990, diverses actions dans plusieurs pays ont été conduites pour éviter cette mise en décharge et pour utiliser les caoutchoucs en fin de vie soit dans une valorisation énergétique, soit dans une valorisation matière. La démarche actuelle consiste, sans ignorer l’intérêt d’une valorisation énergétique, de passer à une valorisation matière tant dans le pneu que dans le caoutchouc industriel.

Dans cet article, après avoir décrit les gisements de caoutchouc à recycler, sont évoquées les différentes techniques de recyclage matière :

  • incorporation en tant que granulats dans des applications pneus et caoutchouc industriel et pour préparer des caoutchoucs thermoplastiques ;

  • régénération par des méthodes chimiques, mécanochimiques, thermomécaniques ;

  • pyrolyse (les charges renforçantes issues de la pyrolyse sont utilisées dans des formulations). L’huile issue de la pyrolyse est également valorisable.

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-am8700


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5. Pyrolyse

Cette technique s’intéresse principalement au traitement des pneumatiques en fin de vie. Elle consiste à traiter les déchets de caoutchouc (PUNR en particulier) à température élevée (350 °C – 750 °C) et en l’absence d’oxygène. On obtient ainsi trois types de produits dont les proportions sont variables en fonction de la température de pyrolyse :

  • un gaz ;

  • une huile ;

  • un solide.

Le gaz, constitué entre autres de divers hydrocarbures, est utilisé pour produire de l’énergie calorifique ou électrique nécessaire au procédé de pyrolyse.

L’huile est composée d’une centaine de produits différents. Elle peut être utilisée comme carburant (proche du kérosène). Des essais ont été conduits pour utiliser cette huile comme plastifiant dans un mélange caoutchouc. Elle contient des produits intéressants en particulier le limonène (dimère de l’isoprène) mais la récupération par séparation est délicate. Des études récentes effectuées dans le cadre du projet Blackcycle  ont montré que la fraction lourde obtenue par distillation de ces huiles de pyrolyse pouvait être utilisée pour faire du noir de carbone. Les noirs de carbone ainsi obtenus ont les mêmes caractéristiques que les noirs de carbone commerciaux. La fraction légère, comme le signale BASF, est, elle, utilisable pour l’alimentation des steam-crackers et ainsi refaire les monomères utilisés dans l’industrie du caoutchouc.

Le produit solide appelé, par le comité D36 de l'ASTM, rCB (recovered carbon black) est un noir de carbone régénéré issu de la pyrolyse des pneus qui a une surface spécifique moyenne élevée, comprise entre 60 et 100 m2/g. Réintroduit dans le caoutchouc, ce produit renforce de manière comparable à un noir de carbone des séries 500/600 malgré une surface spécifique proche d'un noir de carbone de la série 300. Les rCB ainsi obtenus doivent être micronisés et mis sous forme de pellets avant emploi. Il convient de noter que, suite à l’utilisation croissante de silice dans le renforcement...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SNCP -   *  -  . – Intelligence Caoutchouc (2022).

  • (2) - ALIAPUR -   *  -  . – Rapport annuel d’Aliapur (2022).

  • (3) - ETRA -   *  -  . – Introduction to tyre recycling (2013).

  • (4) - ADEME -   *  -  . – Rapport intermédiaire (2015).

  • (5) - ISAYEV (A.I.) -   Novel ultrasonic technology for devulcanization of waste rubbers. Rubber.  -  Chem. Technol. 68, p. 267 (1995).

  • (6) - LÖFFLER (M.) and al -   Recycling and Re-use of waste rubber. Kautsch. Gummi. Kunstst.  -  48, p. 454 (1995).

  • (7)...

1 Sites Internet

Lehigh Technologies

https://www.lehightechnologies.com

Northstar Elastomers – procédé Tirecycle™

https://nselastomers.com

Procédé LEVGUM – vidéo YouTube

https://www.youtube.com/watch ?v=i3bfweNMK5g.com

Tyromer

https://tyromer.com

Rubber Ressources – firme néerlandaise spécialisée dans la régénération

https://www.rubber-ressources.com

G3C technologies

https://www.g3ct.com

HAUT DE PAGE

2 Brevets

Chemplast – GumTec – EP 1362 681 – 04/06/2002

Goodyear – Novotny – US 4104205 (1978)

Hunt – US 5578700 (1996)

Vredenstein – US 5425 904 – 05/12/90

Michelin – EP 2337693 – 29/06/2011

LEVGUM LTD – US 6831109 – 26/04/2001

Zhang Yuncan – US 20090082475 – 22/09/2008

F.LLI Maris – WO2012017414 – 05/08/2010

Société Plymouth France – WO2013182830 – 08/06/2012

Michelin & Cie (FR) – WO 2020128212A – 25/06/2020

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