Mieux trier en un clin d’œil

Les progrès du recyclage mécanique

Filière déjà ancienne et aujourd’hui la plus répandue, le recyclage mécanique des plastiques s’appuie sur des techniques de tri, broyage, lavage puis extrusion. Durant tout ce cycle, la structure moléculaire des polymères évolue peu. Procédé simple et assez peu coûteux, il est idéal pour recycler des produits plastiques en fin de vie, relativement homogènes ou composés d’éléments facilement séparables. Cependant, il ne permet pas d’extraire de nombreux composants associés intimement aux plastiques (additifs tels que colorants ou substances indésirables, autres matières, etc.), et le nombre de cycles de recyclages mécaniques successifs que le polymère peut supporter est limité si l’on veut conserver des propriétés proches de la matière vierge. Cependant, son faible coût en fait un procédé rapidement rentable, à condition que les polymères soient triés avec minutie.

Après lavage et broyage, certains plastiques peuvent être à nouveau moulés et entamer ainsi une seconde vie…

Plastiques noirs, ex-bêtes noires des recycleurs

Trier les plastiques n’est pas une mince affaire. En effet, bien malin qui, à l’œil nu, peut faire la différence entre un polypropylène et un polycarbonate. C’est cependant une opération indispensable car il est beaucoup plus intéressant de recycler ensemble des polymères identiques.

C’est pour cette raison que les centres de tri sont souvent équipés de capteurs optiques capables d’identifier les différents types de plastiques en fonction de leur réfraction à la lumière. Ces yeux électroniques distinguent les plastiques souples, transparents, des plastiques opaques et/ou colorés, rigides ainsi que les principaux polymères. Jusqu’à peu, il y avait tout de même quelques limites. La première concerne les objets multicouches qui ne sont pas reconnus par lecture optique ; la deuxième, les objets en plastique noir car le noir de carbone à l’origine de ce coloris absorbe les rayons infrarouges des capteurs optiques.

Les capteurs ouvrent l’œil

Conscients des enjeux, les fabricants de capteurs optiques se sont penchés sur le problème et ont trouvé la solution. Ainsi, ces derniers mois sont apparus sur le marché de capteurs équipés de laser de haute intensité. En orientant le faisceau vers un objet en plastique quel qu’il soit, des électrons sont arrachés créant ainsi un plasma. Ce dernier est analysé par spectrométrie optique, ce qui permet de déterminer la composition atomique du matériau et donc la nature du polymère. Peu importe la couleur des plastiques et leur composition, avec un taux d’erreur inférieur à 5%, la machine est particulièrement performante. En cas de doute, l’objet est éjecté et pourra être analysé une nouvelle fois. En cas de nouvel échec, il sera alors définitivement éjecté du convoyeur. De plus, cette technologie permet la détection des retardateurs de flammes bromés (RFB) que l’on trouve généralement dans les plastiques des appareils électriques et électroniques.

Les trieuses optiques de dernière génération peuvent désormais différencier finement différents types de polymères.

Actuellement, les polymères qui en contiennent ne sont recyclables que s’ils disposent d’un taux très faible de brome (moins de 2 000 ppm). Or, sans lecture précise le doute subsiste parfois, et certains objets parfaitement recyclables ne le sont pas toujours… En parvenant à mesurer le taux exact de brome, le tri sera donc bien plus fin, le risque d’erreur quasi nul et ce sont autant de plastiques en fin de vie qui pourront trouver une nouvelle jeunesse.

Des polymères marqués au cœur

On le voit, l’un des problèmes principaux du recyclage mécanique, mais parfois aussi chimique, repose sur les limites du tri. Si la lecture optique par laser est efficace, elle reste néanmoins une technologie onéreuse et assez lente, puisqu’il faut en moyenne une seconde pour analyser un objet. D’autres pistes sont à l’étude, comme les traceurs chimiques, déjà utilisés pour lutter contre la contrefaçon. Il s’agit d’intégrer dès le processus de fabrication dans un emballage, par exemple, un traceur qui renfermera toutes les informations relatives aux polymères et éventuellement aux additifs utilisés. Ils peuvent être lisibles à l’œil nu, par un appareil spécifique comme une lampe à ultraviolets ou encore un smartphone. Le tatouage numérique est également en cours d’étude. Il s’agit d’un procédé qui permet d’encoder sous forme de bits informatiques tous types d’informations directement sur un objet. A l’instar d’un simple code-barre, ils sont assez simples à déchiffrer par des appareils à lecture optique.

Le code-barre justement ou sa cousine, la puce RIFD, ont longtemps été perçus comme la solution au problème du tri. Ils ont cependant été assez rapidement abandonnés, car ils posaient à leur tour des problèmes de recyclage puisqu’ils devaient être « imprimés » sur un support collé sur l’emballage ou tout autre objet.

Enfin, des études menées il y a quelques années ont montré qu’en ajoutant d’infimes quantités d’oxydes de terres rares (de l’ordre de 1 000 ppm) dans du polypropylène (PP) noir (un polymère largement utilisé notamment dans l’industrie automobile), des capteurs optiques dits à spectrométrie de fluorescence X (SFX) étaient capables de reconnaître immédiatement ce matériau. La SFX a l’avantage de n’avoir aucune influence sur les propriétés physico-chimiques du PP et de ne pas le dégrader.

Intégrer dans les polymères des traceurs chimiques comportant tout type d’informations permet ensuite à des lecteurs optiques de reconnaître le type de polymère et surtout de lutter contre les contrefaçons, notamment dans le domaine pharmaceutique.

Aussi innovantes soient-elles, ces techniques, bien que prometteuses, sont encore aujourd’hui assez largement testées non seulement pour connaître leur pérennité mais également pour mesurer avec précision leur rapport coût/efficacité.

Prouesses techniques, innovations majeures, les processus de tri et de recyclage évoluent dans le bon sens et, si certains sont déjà au point, d’autres devraient être en mesure de montrer leur efficacité dans les mois à venir. Dans le domaine de la conception des produits afin de les rendre plus facilement recyclables, les fabricants sont également très actifs. En particulier dans l’emballage, où après avoir révolutionné le secteur alimentaire en allongeant considérablement les dates de péremption et, par-là même, en luttant contre le gâchis, les fabricants cherchent aujourd’hui à proposer des emballages toujours aussi efficaces mais moins complexes donc plus facilement recyclables (voir notre dossier de mars 2019).