« Le recyclage industriel du PU devrait être possible d’ici 7 ans »

octobre 2020

Dans le cadre du projet WATCH, l’Université de Gand étudie les possibilités de recycler quatre types de plastiques. L’un d’eux est le PU (polyuréthane), qui est notamment utilisé dans les panneaux d’isolation d’Unilin Insulation. Le projet de recherche a commencé en 2019 et s’attellera, jusqu’en 2023, à développer un système unique de recyclage du plastique. Unilin Insulation est ravi de le soutenir et le suit avec grand intérêt. Une approche durable en la matière est, en effet, bénéfique pour tout le monde.

Nous avons rendu visite au professeur Kevin Van Geem, directeur du laboratoire de technologie chimique de l’Université de Gand. Il s’est spécialisé dans le recyclage chimique des déchets plastiques et collabore, avec une dizaine de professeurs et de chercheurs, au projet WATCH. Le professeur Van Geem a évoqué avec nous les principaux défis sur lesquels son équipe et lui travaillent et a nous a dévoilé les résultats préliminaires de l’étude.

 

Le projet WATCH

WATCH (l’acronyme de Waste to Chemicals) traite de la manière dont quatre types de plastiques, parmi lesquels le PU, peuvent être recyclés. Aujourd’hui, ces déchets sont souvent incinérés après usage, avec récupération de l’énergie libérée par l’incinération. C’est une première étape, mais pas la plus optimale en termes de durabilité. L’étude WATCH met donc la barre plus haut et se penche sur la récupération des composants chimiques issus des plastiques, dans une perspective durable et économique.

Coopération approfondie

Le projet WATCH est mené par l’Université de Gand en collaboration avec Catalisti, le cluster fer de lance de la chimie et des plastiques en Flandre. Grâce à diverses formes de coopération et de partenariat, ils fédèrent 3 acteurs majeurs : les pouvoirs publics, les institutions de connaissance et/ou de recherche et l’industrie.

C’est aussi le point de départ de WATCH. Le volet industriel est constitué d’un conseil consultatif dont Unilin Insulation est membre. Nous fournissons, entre autres, des matériaux d’isolation, sur lesquels l’équipe de recherche peut effectivement tester les possibilités de récupération.

Pour le professeur Van Geem, cette collaboration unique est un facteur décisif de réussite de l’étude. « Nous pouvons mener des recherches pertinentes sur des matériaux utilisés au quotidien sur le terrain. En échange, l’industrie peut utiliser les solutions de recyclage que nous identifions. Un vrai gagnant-gagnant ! »

 

“En collaborant avec des entreprises d’isolation, nous arrivons à une équation où 1 plus 1 valent bien plus que 2”
Professeur Van Geem

Le défi : recycler les PU

Le polyuréthane (PU) se décline en d’innombrables versions. L’une d’entre elles est le PU, que nous utilisons chez Unilin Insulation pour la production de nos panneaux et éléments de toiture en PU. Lorsqu’un bâtiment est démoli, les matériaux d’isolation ne trouvent souvent aucune nouvelle affectation. Qui plus est, nous souhaitons trouver une solution structurelle pour le traitement des déchets de chantier.

La recherche d’un processus de recyclage efficace et rentable est longue et difficile, mais vaut assurément la peine. En raison de leur haute qualité, les panneaux en PU sont indispensables pour relever des défis tels que le « Green Deal » européen et satisfaire à normes énergétiques plus strictes. WATCH vise à baliser la voie vers une isolation recyclable.

 

Le processus de recyclage passé au crible

L’étude WATCH se concentre sur le recyclage thermochimique des plastiques (tels que le PU) via un réacteur à effet vortex. Le professeur Van Geem en explique le principe : « On peut comparer un tel réacteur à une machine à laver ou un sèche-linge. Ces appareils se fondent sur la force centrifuge, en l’occurrence la réaction que provoque une rotation très rapide. Un sèche-linge extrait ainsi plus vite l’humidité des vêtements. De la même manière, un réacteur à effet vortex accélère l’obtention du produit souhaité. ”

1. Le broyage

Avant que le PU n’arrive dans le réacteur à effet vortex, il doit être concassé en plus petits morceaux pour que le processus puisse démarrer. Les éléments de PU sont ensuite encore broyés dans le réacteur. Le PU peut ainsi être plus facilement extrait pour être récupéré.

2. Conversion en gaz

Dans le réacteur à effet vortex, les petites particules de PU sont ensuite transformées en un gaz contenant des monomères*. Ce processus se déroule en moins d’une seconde pour éviter les réactions secondaires. Dans les processus chimiques, il peut en effet arriver que certains composants continuent à réagir, ce qui occasionne la corrosion ou la pollution. Vu la rapidité et l’efficacité de la réaction dans le vortex, on évite autant que possible ce type de problèmes lors du recyclage du PU.

*Monomères : petites molécules identiques liées chimiquement entre elles. Différents monomères organiquement liés entre eux forment un polymère. Quiconque a déjà étudié le grec sait que « poly » évoque « beaucoup » et que « meros » suggère « partie ».

3. Des monomères aux polymères

Les monomères du gaz doivent finalement redevenir des polymères pour terminer le cycle de recyclage. Cette étape n’est toutefois pas aussi évidente qu’il y paraît… WATCH étudie actuellement si une séparation est nécessaire pour éliminer les éléments indésirables du gaz. Les chercheurs espèrent néanmoins qu’elle ne sera pas nécessaire, afin que l’équipe WATCH puisse développer une méthode aussi rentable et efficace que possible.

4. Les polymères deviennent du PU

L’objectif de la recherche consiste à produire du nouveau PU à partir des polymères extraits. Cette substance pourrait être réutilisée pour produire, par exemple, des panneaux isolants en PU et boucler le cycle du recyclage.

 

Tirer le meilleur parti du vortex

L’équipe de recherche dirigée par le professeur Van Geem a déjà développé un prototype de réacteur à effet vortex : « Nous examinons le processus de recyclage et la manière dont nous pouvons optimiser davantage le fonctionnement du réacteur. »

Le réacteur à effet vortex est unique en raison de sa compacité. Il présente un diamètre de 10 cm et peut traiter jusqu’à 1 kg de plastique par heure. Un réacteur classique de même capacité est jusqu’à dix fois plus grand. De plus, la taille limitée du prototype permet de maintenir une température basse et de travailler de manière extrêmement efficace sur le plan énergétique.

 

Un projet prestigieux

Le professeur Van Geem explique en quoi le projet WATCH est unique : « Très peu de groupes de recherche se concentrent sur le recyclage de ces plastiques, car des éléments corrosifs peuvent se libérer. Il s’agit de certains types d’éléments acides et azotés qui peuvent provoquer une réaction lorsqu’ils entrent en contact avec un métal. Cela cause notamment des fosses ou des trous dans des tuyaux métalliques. Très peu de laboratoires sont équipés pour effectuer de telles recherches en toute sécurité. »

L’infrastructure précise du laboratoire de l’Université de Gand permet cette recherche complexe. L’institution se profile comme l’un des principaux acteurs mondiaux dans le domaine du recyclage et offre le cadre idéal à l’équipe WATCH pour relever les défis liés aux possibilités de recyclage du PU.

 

Des défis dans de nombreux domaines

Permettre le recyclage du PU est essentiel pour qu’il continue à être utilisé demain comme matériau d’isolation. Il est, en effet, probable que la réglementation belge et européenne concernant l’isolation en PU se durcisse dans les années à venir. Pour répondre aux nouvelles exigences futures, il est crucial que le recyclage du PU devienne possible. À cet égard, WATCH joue un rôle essentiel dans l’avenir de l’isolation.

L’aspect économique ne doit, en outre, pas être sous-estimé. Il est, en effet, très difficile de mettre au point des procédés qui rivalisent avec les matières premières fossiles sur le plan des coûts. Lors du recyclage des matériaux d’origine, des aspects tels que le coût de l’extraction des matériaux et le coût de leur traitement doivent finalement être couverts. « Je suis convaincu que les coûts de recyclage peuvent être compensés par un processus très efficace. Nous étudions également la mobilité du vortex afin que le recyclage puisse avoir lieu à différents endroits et qu’il ne soit pas nécessaire d’investir dans le transport du PU », ajoute le professeur Van Geem.

 

Recyclage à grande échelle

Les premiers résultats de la recherche sont d’ores et déjà encourageants. Si tout va bien, les premières substances recyclées pourront être utilisées pour créer du nouveau polyuréthane dans un délai d’un à deux ans. Les propriétés mécaniques et chimiques seront testées en profondeur afin de déterminer si le produit présente la même qualité que le matériau initial. L’équipe de recherche estime que le processus de recyclage sera pleinement opérationnel dans 3 à 5 ans.

Il faudra cependant encore un certain temps avant que nous puissions intégrer le recyclage dans nos usines, par exemple. Le professeur Van Geem confirme ce point : « La mise en œuvre de processus chimiques prend généralement dix ans. Notre objectif est de pouvoir commencer à recycler le PU plus rapidement dans le secteur. Vu que les entreprises partenaires comme Unilin Insulation sont très engagées, j’espère que la technologie sera prête dans 5 à 7 ans ».

 

Le recyclage du PU en pratique

Le recyclage complet d’un panneau en PU en un processus unique pourrait ne pas être possible. Le panneau ne se compose, en effet, pas de PU à 100 % et d’autres aspects du processus (par exemple le chauffage) feront en sorte qu’il subsistera toujours un peu de matériau solide. Selon le professeur Van Geem, un recyclage à 70 % semble néanmoins possible. Il s’agirait d’une évolution très importante, si l’on sait qu’aucun recyclage n’est possible aujourd’hui.

“Passer de 0 à 70 % de recyclage serait déjà un grand pas en avant”
Professeur Van Geem

 

Unilin Insulation et le recyclage

Unilin Insulation suit de près les progrès enregistrés par WATCH. Nous sommes, en effet, très curieux de découvrir les résultats de l’étude. La première génération de panneaux d’isolation en PU sera progressivement retirée des bâtiments d’ici une dizaine d’années. Nous espérons, à cet horizon, pouvoir lancer un processus de recyclage efficace afin de migrer progressivement vers un processus de production entièrement circulaire !

UNILIN se fera un plaisir de vous aider avec votre project d'isolation!

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