Amélioration du recyclage du plastique à partir des déchets d'emballage
Le plastique recyclé utilisé dans les filaments pour l'impression 3D
Chaque année, quelque 5,6 millions de tonnes d'emballages Plastiques se retrouvent dans les ordures ménagères en Allemagne après avoir été utilisés une seule fois. Jusqu'à présent, moins d'un tiers de ces emballages peut être recyclé. En partenariat avec la Hochschule Bremen - City University of Applied Sciences, l'Institut Fraunhofer pour les technologies de fabrication et les matériaux avancés IFAM vise à transformer ces déchets en produits de haute qualité imprimés en 3D.
Les volumes de déchets plastiques augmentent, ayant approximativement triplé en Allemagne au cours des 30 dernières années. Les déchets d'emballage, en particulier, y contribuent fortement. Alors que les ménages allemands produisaient 2,1 millions de tonnes de déchets plastiques en 1994, ce chiffre était passé à 5,6 millions en 2023. Il est donc d'autant plus important de trouver des moyens de recycler ces produits à usage unique, dont la plupart sont fabriqués à partir de pétrole brut.
"Mais il est beaucoup plus difficile de recycler les déchets de post-consommation que les résidus de plastique issus de la production industrielle", explique Silke Eckardt, professeur spécialisé dans les systèmes énergétiques durables et l'efficacité des ressources à la Hochschule Bremen - City University of Applied Sciences (HSB). En effet, ces matériaux sont non seulement très hétérogènes, mais aussi généralement sales. Pour boucler le cycle de production, HSB s'est associée à des chercheurs du Fraunhofer IFAM pour recycler même ces plastiques difficiles à manipuler provenant des ménages et les utiliser ensuite dans la fabrication additive.
Plastique recyclé utilisé dans les filaments pour l'impression 3D
"Comme les déchets sont censés être recyclés pour être utilisés dans l'impression 3D, ils doivent répondre à des exigences très strictes en matière de pureté, de forme et de taille", explique Dirk Godlinski, chef de projet au sein du groupe de travail sur la technologie des composites de l'institut Fraunhofer IFAM.
À cette fin, le polypropylène produit par un centre de tri des déchets d'emballage a été utilisé dans le cadre d'une étude de faisabilité menée par HSB et Fraunhofer IFAM.
Pour garantir une pureté suffisante, Mme Eckardt et son équipe ont procédé à un traitement supplémentaire de la production de l'usine de tri : Dans les laboratoires de l'université pour l'économie circulaire, ils ont broyé le plastique, l'ont lavé et ont séparé les matériaux indésirables du flux principal à l'aide d'un système de séparation par flottaison et par évaporation. L'équipe a utilisé la technologie du proche infrarouge pour identifier les plastiques étrangers résiduels et les éliminer par la suite.
résiduelles et les a ensuite éliminées. Les chercheurs ont ensuite broyé à nouveau le matériau jusqu'à ce qu'il atteigne la taille de grain requise pour le compoundage et l'ont séché. Cette méthode a permis d'atteindre des niveaux de pureté supérieurs à 99,8 %.
Le Fraunhofer IFAM a ensuite pris le relais : "Dans le cadre du projet, nous avons produit du polypropylène homogène à partir des déchets préparés", explique M. Godlinski. "Il s'agit d'une forme de plastique polyvalente, durable, résistante à la rupture et relativement flexible.
Le chercheur et son équipe ont produit un fil de plastique solide. Ils ont d'abord traité les flocons de polypropylène recyclé dans une extrudeuse industrielle de l'Institut Fraunhofer IFAM. Les matériaux y ont été combinés, mélangés en utilisant différentes géométries de vis d'extrusion, puis fondus à des températures supérieures à 200 degrés Celsius et extrudés.
"L'expertise consiste à ajuster avec précision les différentes vis mécaniques, les températures, les pressions et les vitesses tout au long du processus de production afin que le produit final soit un polypropylène homogène", explique M. Godlinski. Pour être transformé en impression 3D, par exemple, le brin doit être rond et de diamètre constant sur toute sa longueur, avec une surface lisse.
Les chercheurs y sont parvenus : Le fil de plastique gris, d'une épaisseur d'environ deux millimètres, a pu être utilisé directement comme filament dans une imprimante 3D commerciale. Godlinski et son équipe ont maintenant réussi à imprimer leurs premiers composants, y compris des bouchons.
Ceci marque la conclusion de l'étude de faisabilité menée par HSB et Fraunhofer IFAM. Les chercheurs optimisent à présent le processus de production. Des idées de projets ultérieurs ont déjà été lancées. M. Godlinski note que les plastiques peuvent être affinés davantage, par exemple en introduisant des additifs tels que des fibres de verre lors du compoundage. Il est ainsi possible de produire des composants de très haute qualité pour des domaines tels que l'aviation et l'industrie automobile.
Les dispositions légales poussent également à l'augmentation de la demande de matériaux recyclés : En vertu du règlement de l'UE sur les emballages et les déchets d'emballages (PPWR), les emballages doivent être composés de 10 à 35 % de matériaux recyclés d'ici à 2030, en fonction du type de plastique et du produit, à l'exception des dispositifs médicaux et des produits pharmaceutiques. L'exigence pour 2035 est de 25 à 65 % de matériaux recyclés.
"Il est important d'augmenter la demande de matériaux recyclés", affirme M. Eckardt avec conviction. "En particulier en ce qui concerne le changement climatique, nous devons penser à l'efficacité des ressources. L'économie circulaire devient de plus en plus importante". Godlinski abonde dans le même sens : "Plus nous réutilisons et recyclons de déchets, plus nous économisons de l'énergie et des ressources.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Autres actualités du département science
