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RÉSUMÉ
Les matériaux composites à matrice polymère sont utilisés à grande échelle dans des applications industrielles variées. Cependant, leur recyclabilité est encore perçue comme délicate et difficile, du fait de leur hétérogénéité et du recours encore fréquent à des matrices thermodurcissables, donc infusibles. Cet aspect constitue a priori un frein à leur pénétration plus large de certains marchés. Ainsi, certains utilisateurs préfèrent aux composites des matériaux alternatifs plus facilement recyclables. La pression réglementaire pousse actuellement les industriels de la filière des matériaux composites à développer des solutions de recyclage et de valorisation. Des filières de démantèlement, de recyclage et de valorisation de ces matériaux tendent à se mettre en place par secteur d'application ou de manière transversale.
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Patricia KRAWCZAK : Professeur à l'École des Mines de Douai - Responsable du Département Technologie des Polymères et Composites Ingénierie Mécanique de l'École des Mines de Douai
INTRODUCTION
Les matériaux composites à matrice polymère sont utilisés de longue date à grande échelle dans des applications industrielles variées (transport, bâtiment ...). Leur recyclabilité, perçue comme étant difficile ou pour le moins perfectible du fait de leur hétérogénéité et du recours encore fréquent à des matrices thermodurcissables (infusibles après fabrication), peut toutefois constituer un frein à leur pénétration plus large de certains marchés. Certains utilisateurs peuvent en effet être amenés à préférer aux composites des matériaux alternatifs plus facilement recyclables. Les préoccupations environnementales et la pression réglementaire ont poussé les industriels de la filière des matériaux composites à développer des solutions de recyclage et de valorisation, matière, thermique/énergétique ou chimique. Dans un contexte réglementaire, différentes initiatives professionnelles visent à mettre en place des filières de démantèlement/recyclage/valorisation de ces matériaux par secteur d'application ou de manière transversale.
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Procédés mécaniques
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3. Procédés thermiques
Les matériaux composites, comme tous les matériaux comportant une part organique (ici la matrice polymère), ont un pouvoir calorifique permettant leur valorisation comme source d'énergie.
À titre d'exemple, les résines thermodurcissables (de type polyester insaturé, vinylester, phénolique, époxy) ont un pouvoir calorifique moyen de 30 000 kJ/kg.
Les fibres et charges majoritairement utilisées (verre, ignifugeants ...) étant quant à elles incombustibles, le pouvoir calorifique d'un composite verre/résine dépend en général du taux de matrice polymère (variation linéaire entre 30 000 kJ/kg pour 100 % de polymère à 0 pour 0 % de polymère) [1]. Plusieurs solutions de traitement thermique des déchets et de valorisation énergétique, dont certaines avec valorisation matière partielle de résidus générés, peuvent donc être envisagées.
Le lecteur pourra consulter le dossier [G2051] ainsi que le rapport [7] pour plus d'informations sur les différents procédés et technologies associées de traitement thermique des déchets (incinération, pyrolyse/thermolyse, gazéification ... et dispositifs de valorisation énergétique correspondants).
L'incinération est un traitement thermique basé sur la combustion avec excès d'air. Elle génère des résidus solides appelés mâchefers, déchets non dangereux valorisables en remblai ou sous-couche routière dans des conditions strictes définies par réglementation.
La thermolyse (ou pyrolyse) et la gazéification permettent de traiter des déchets contenant une fraction combustible. Le traitement thermique est effectué à température modérée (400 à 750 °C) soit en l'absence d'oxygène (cas de la pyrolyse), soit en présence d'une quantité réduite d'oxygène (gazéification). Les matières organiques sont décomposées en un sous-produit...
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Procédés thermiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PICKERING (S.J.) - Recycling technologies for thermoset composite materials – current status, Composites Part A - . Applied Science and Manufacturing, 37, 1206-1215, 2006.
-
(2) - Guide déchets – Valorisation des déchets en composites thermodurcissables. - Projet RECYCOMP 1, 2003.
-
(3) - Main dynamics of the world wide composite industry - . JEC Strategic Studies, JEC Group, Paris, 85 p., 2006.
-
(4) - Filière : Les industriels du composite contraints au recyclage. - L'Usine Nouvelle, 20 mars 2003.
-
(5) - Guide Déchets – Valorisation des déchets composites à matrice thermodurcissable - . Projet RECYCOMP 2, 2005.
-
(6) - DE LARY (J.P.), HEMBERT (C.), HENRY (S.), CAUDRON (J.C.) - Les composites, un matériau d'avenir, Groupement de la Plasturgie Industrielle et...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Déchets en cimenterie – Contexte général
-
Traitements thermiques des déchets – Procédés et technologies associées.
-
Bilan Carbone® : Réglementation et outils.
-
Recyclage des themoplastiques
Waste management, Elsevier http://www.elsevier.com
Waste management & research, Sage http://www.sagepub.com
Journal of material cycles and waste management, Springer http://www.springer.com
International journal of environment and waste management, Inderscience http://www.inderscience.com
The open waste management journal, Bentham http://www.benthamscience.com/open/index.html
Resources, conservation and recycling, Elsevier
Journal of solid waste technology and management, Global Recycling Network http://www.grn.com
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