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Recyclage des matériaux composites 
Présenté par : 
Fatma FEKI 
Fatma HACHED 
Khaoula Jallouli 
Maha CHARFEDDINE 
Syrin...
Conclusion 
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Introduction 
Matières 
premières 
Procédés 
de recyclage 
Avantages 
et 
inconvénients
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Les matériaux composites présentent un assemblage de matériaux de 
nature différente visant à améliorer les propriétés ...
Production mondiale de composites : 7,6 millions de 
tonnes/an 
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Un procédé de traitement des déchets et de 
réintroduction des matériaux qui en sont issus dans le 
cycle de production d’...
Problématique 
Des problématiques techniques 
•Un matériau composite comprend par définition de multiples composants 
(Rés...
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Produits non-conformes 
Sources de 
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composites 
Chutes de 
production 
Fin de vie 
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Problèmes 
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La nature des composites à traiter en fin de 
vie est de deux types : 
Les matériaux 
pré-consommation 
Les matériaux post...
Les matériaux pré-consommation: 
 Des pièces défectueuses et chutes issues des découpes. 
(Si elles ne sont pas mélangées...
Les matériaux post consommation: 
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VHU et 
PHU 
• véhicules 
hors d’usage 
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produits 
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L’évaluation du marché total des composites en fin de vie 
dépend donc des hypothèses fo...
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mécanique 
Cette méthode consiste à 
rebroyer les fragments obtenus 
en granulés de petite taille de 
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Le recyclage mécanique 
Il permet de séparer la matrice des charges ou 
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Les déchets recyclés par broyage simple sont utilisés 
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L’entreprise : PROMECO 
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Avantages Inconvénients
Procédé mécanique 
Broyage, micronisation 
Charges pulvérulentes, 
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Procédé 
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lorsque la matière du déchet est 
transformée grâce à son potentiel 
calorifique en énergie thermique ...
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Incinération 
Des Unités d’Incinération 
des Ordures Ménagères 
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L'incinération est un 
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Thermolyse 
La thermolyse est un procédé thermique de traitement des 
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Gazéification 
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Les réactions de dépolymerisations se passent à l'abri de l'air dans 
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Procédé 
thermique 
Incinération 
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Pyrolyse 
Gazéification 
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La solution chimique au recyclage suit une méthode qui consiste à 
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Molécule de base 
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Solvant...
Le solvolyse performante permet un recyclage intégral du composite, 
associant une valorisation de tous les composants 
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Différents agents de dissolution des résines ont été 
investigués dans le cadre de multiples projets 
Hydrolyse 
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Remarques 
Voici un exemple de réticulation d’une résine époxyde 
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Recyclage des matériaux composites

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Un procédé de traitement des déchets et de réintroduction des matériaux qui en sont issus dans le cycle de production d’autres produits équivalents ou différents

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    1. 1. 1 Recyclage des matériaux composites Présenté par : Fatma FEKI Fatma HACHED Khaoula Jallouli Maha CHARFEDDINE Syrine YOUSSEF Gmat 32
    2. 2. Conclusion 2 Introduction Matières premières Procédés de recyclage Avantages et inconvénients
    3. 3. 3
    4. 4. 4 Les matériaux composites présentent un assemblage de matériaux de nature différente visant à améliorer les propriétés de chaque matériau pris séparément. Ils offrent aux industriels et aux designers des possibilités nouvelles d’associer des formes et des matériaux de plus en plus performants A part leur légèreté, leur longévité et leur flexibilité, ces matériaux ont un grand potentiel de développement
    5. 5. Production mondiale de composites : 7,6 millions de tonnes/an 5
    6. 6. Un procédé de traitement des déchets et de réintroduction des matériaux qui en sont issus dans le cycle de production d’autres produits équivalents ou différents 6 • un gisement stable impliquant un tri et une collecte fiable • un procédé de recyclage économique et environnemental • des produits en matières recyclées devant être rentables et avoir la confiance du consommateur. Recyclage
    7. 7. Problématique Des problématiques techniques •Un matériau composite comprend par définition de multiples composants (Résine, fibres, charges) recyclage perçu comme étant difficile •Non fusibles et non solubles, les thermodurcissables sont présentes comme non Recyclables  Les solutions de recyclage sont méconnues. Des problématiques économiques •Part des composites relativement faible  Pas d’intérêt pour leur récupération en fin de vie •Mais des atouts  Potentiel de haute valeur ajoutée 7
    8. 8. 8
    9. 9. 9 Produits non-conformes Sources de déchets composites Chutes de production Fin de vie de produits Problèmes de durée de vie
    10. 10. 10
    11. 11. La nature des composites à traiter en fin de vie est de deux types : Les matériaux pré-consommation Les matériaux post-consommation 11
    12. 12. Les matériaux pré-consommation:  Des pièces défectueuses et chutes issues des découpes. (Si elles ne sont pas mélangées, les pièces peuvent être identifiées)  La part de ces matériaux est estimée grossièrement en moyenne à 7% de la production totale.  Ce taux est lié à la technique de production utilisée et au type de pièces fabriquées. On peut l’estimer de 2 à 3% pour les SMC, de l’ordre de 5% pour les plaques et de l’ordre de 10% pour les produits longs. 12
    13. 13. Les matériaux post consommation: 13 VHU et PHU • véhicules hors d’usage • pièces hors d’usage produits électriques • électroniques bateaux • pales d’éoliennes
    14. 14. Les matériaux post consommation: L’évaluation du marché total des composites en fin de vie dépend donc des hypothèses formulées : + Le type de matériau fabriqué avec un procédé donné. + produits de pré-consommation, + l’ensemble des matériaux pré- et post-consommation, ce qui correspond approximativement à la production totale (si l’on prend en compte la durée de vie). 14 leur identification et leur récupération
    15. 15. 15
    16. 16. 16
    17. 17. Procédé mécanique Cette méthode consiste à rebroyer les fragments obtenus en granulés de petite taille de façon, par exemple, à les réincorporer dans des revêtements (bitumes ou ciments). Broyage est suffisamment fin La poudre peut-être incorporée dans des semi-produits thermodurcissables : SMC (Sheet Molding Compound) et BMC et dans certains thermoplastiques. Il est peu probable d’obtenir un matériau ayant des performances spécifiques ou un état de surface excellent. Pourtant quelques essais ont été réalisés sur un thermodurcissable chargé à 15% de poudre rebroyée, et il s’est avéré que la structure finale ne s’en est pas trouvée affectée.
    18. 18. 18 Le recyclage mécanique Il permet de séparer la matrice des charges ou renforts présents dans le déchet mais les propriétés renforçantes des fibres seront altérées car elles ne seront pas pures c'est-à-dire qu’elles seront toujours partiellement couvertes de polymère. Le broyage altère les caractéristiques mécaniques des composites ce qui les réduit la plupart du temps à des charges à faible valeur ajoutée. De plus le coût de ces opérations (jusqu’à 460 euros par tonnes), fait que les charges obtenues sont peu intéressantes par rapport à des renforts vierges. Le broyage des déchets: *polyester/verre pour la cimenterie est de 150 euros par tonnes * époxy/silice ce coût descend à 100 euros par tonnes
    19. 19. 19 Les déchets recyclés par broyage simple sont utilisés comme charges dans un autre matériau. L’entreprise : PROMECO (extruder-système) Broyer grossièrement des déchets de thermodurcissables avec d’autres matières (thermoplastiques, déchets ménagers, papier) Les introduits dans une extrudeuse comportant deux vis sans fin de 120 cm de longueur Sous l’action de la friction et de la pression la température s’élève et fait fondre les thermoplastiques qui servent de liant pour les autres matériaux Le produit est ainsi homogénéisé et la compression au travers d’une filière donne la forme finale
    20. 20. 20 Des briques pour jardin Cette méthode permet de réaliser Des plaques de coffrage pour béton à longue durée de vie Des poteaux pour l’agriculture Etc…
    21. 21. 21 Elle permet seulement d’éviter à une très petite quantité des déchets thermodurcissables de ne pas être enfouie sous terre. Les produits obtenus sont bas de gamme, cette solution n’est donc pas envisageable pour le recyclage des thermodurcissables en totalité.
    22. 22. C’est une installation de broyage en Europe Mixt Composit Recycling (MCR) . Elle comprend deux étapes possibles de broyage, le broyage primaire et secondaire. Elle n’accepte pour le moment que les déchets de type polyester/verre sans colle, peinture ni inserts métalliques. Trois gammes de produits sont alors obtenues : -Des fibres longues (4 à 15 mm) -Des fibres courtes (400 à 800 μm) -Des poudres micronisées avec une granulométrie moyenne comprise entre 10 et 350μm. C’est une installation de broyage en Europe. Il existe deux grandes installations de broyage 22
    23. 23. 23 Déchiquetage Broyage primaire Broyage secondaire: micronisation Broyage secondaire Poudre micronisée Fibres courtes Passant Fibres longues Passant Tamisage Tamisage Schéma du recyclage par broyage
    24. 24. Procédé mécanique Avantages Inconvénients
    25. 25. Procédé mécanique Broyage, micronisation Charges pulvérulentes, renfort fibreux Valorisation matière
    26. 26. 26
    27. 27. Procédé thermique lorsque la matière du déchet est transformée grâce à son potentiel calorifique en énergie thermique (valorisation énergétique), et dans certains cas en résidus pouvant être utilisés comme matériaux à des fins diverses (valorisation matière) hors carburants. Il existe différentes méthodes Thermolyse Pyrolyse Gazéification Vitrification Incinération Lit fluidisé Pyrolyse en bain de sels fondus Co-incinération en cimenterie
    28. 28. 28 Incinération Des Unités d’Incinération des Ordures Ménagères (UIOM) L'incinération est un traitement thermique basé sur la combustion avec excès d'air Centres d’incinération industrielle Les déchets composites pourraient être valorisés en mélange avec les ordures ménagères (OM). . Les déchets sont brûlés pendant deux à trois heures environ à une température maximale de 400 °C pour les solides et de 1000°C pour les gaz. Les centres d’incinération industrielle sont peu nombreux par rapport aux UIOM et sont spécialisés dans le traitement des DIB (déchets industriels banals). des MIOM REFIOM énergie énergie MIDI
    29. 29. 29 Thermolyse La thermolyse est un procédé thermique de traitement des déchets organiques à température moyennement élevée et en l'absence d'oxygène. Les déchets sont introduits dans un four hermétique chauffé entre 450 et 750 °C. En l'absence d'air et sous l'effet de la chaleur les déchets se décomposent en deux phases: *un résidu solide *un gaz énergie Solide carboné (combustible) Le gros avantage de ce procédé par rapport à l’incinération Produit deux fois moins de fumées et que celles-ci ne contiennent ni dioxines, ni métaux lourds Les installations de traitements des fumées sont nettement moins importantes
    30. 30. 30 Gazéification Elle permet de convertir des déchets contenant du carbone en syngaz grâce à la chaleur mais avec une réaction limitée par une quantité limitée d’oxygène. La vitrification Consiste à chauffer les déchets à une température telle que leur fraction non combustible fonde. Un refroidissement brutal conduit à un produit s'apparentant à un verre nommé « vitrifiât ». Mâchefers résidus solides combustibles (coke) résidus huileux combustibles gaz
    31. 31. 31 Lit fluidisé Il permet de traiter des composites à base thermodurcissable renforcée par des fibres de verre ou de carbone que se soient des matériaux pré- ou post-consommation. gaz fibres
    32. 32. 32 Pyrolyse en bain de sel fondus Les réactions de dépolymerisations se passent à l'abri de l'air dans un milieu dont la composition peut être adaptée aux déchets à traiter. Le bain de sels fondus peut être un mélange eutectique à bas point de fusion et sa composition chimique peut être choisie pour jouer le rôle de catalyseur et ainsi améliorer le rendement énergétique. gaz fibres coke goudron Intérêt Permettre le traitement de pièces composites polluées par des peintures ou vernis Il n'existe pas à notre connaissance de site industriel utilisant la pyrolyse en bain de sels fondus, cette technique restant au stade de l'essai
    33. 33. 33 Co-incinération en cimenterie Les déchets composites, thermodurcis en particulier, peuvent êtres utilisés comme combustible de substitution en cimenterie. En effet, la composition des composites, riches en matières minérales pouvant être incorporées au ciment (apport de CaCO3, d'alumine et de silice, constituant de base des fibres de verre), rend ces déchets intéressants . énergie Matière première pour les ciments Pour obtenir une meilleure qualité de combustible, leur préparation est généralement effectuée par des organismes spécialisés
    34. 34. 34 Procédé thermique Incinération Thermolyse Pyrolyse Gazéification Vitrification Co-incinération en cimenterie Pyrolyse en bain de sels fondus Lit fluidisé Mâchefers ,résidus solides combustibles (coke), résidus huileux combustibles, gaz Gaz fibres Matières minérales pour ciment, énergie Gaz ,fibres, coke, goudron Valorisation énergétique Valorisation mixte
    35. 35. 35
    36. 36. La solution chimique au recyclage suit une méthode qui consiste à briser la structure tridimensionnelle formée par le réseau macromolécules/ponts de réticulation Il existe plusieurs techniques de recyclage se rapportant au procédé chimique 35
    37. 37. 37 Molécule de base Fraction inorganique Charges Renfort Fraction liquide Développement de nouveau produit Solvant réactif
    38. 38. Le solvolyse performante permet un recyclage intégral du composite, associant une valorisation de tous les composants Les produits obtenus possèdent des groupements chimiques qui sont fonction du solvant utilisé Il est impossible de revenir au monomère de départ après dépolymérisation 38
    39. 39. Différents agents de dissolution des résines ont été investigués dans le cadre de multiples projets Hydrolyse Acidolyse Acide verre/époxy Alcool eau Glycolyse Glycol verre/polyuréthane carbone/époxy
    40. 40. Remarques Voici un exemple de réticulation d’une résine époxyde avec les anhydrides d’acides. Le groupe OH formé d’une autre molécule sur l’anneau 40 phtalique va réagir avec un groupe époxydique
    41. 41. 41 On ajoute un agent de de dissociation la résine est plastifiée et purifiée Chauffage à T=150 pendantt une heure Principe de procédé de réticulation Résines époxy durcies initialement par un acide anhydride, l’agent de dissociation utilisé est un composé aminé La résine à recycler subit tout d’abord une étape de décomposition le réseau tridimensionnel (réticulation) est brisé
    42. 42. 42 Une autre technique, allie le recyclage mécanique à la solvolyse , dans la valorisation des déchets SMC : Les fibres obtenues par le recyclage mécanique sont partiellement polluées par des résidus de matière. Le traitement par solvolyse va ensuite conférer à ces fibres de faible longueur un état de surface qui donnera une meilleure adhésion pour leur réutilisation en tant que renforts. Le résultat de cette technique est convaincant car les fibres obtenues sont à la fin très peu contaminées
    43. 43. 43 Recyclage de produit en fin de vie composites verre/polyesters insaturés
    44. 44. 44 Recyclage des composites de l’industrie aéronautique Domaines d’applications Recyclage des composites pour les automobiles
    45. 45. Avantages Le grand avantage de ce procédé est que les produits obtenus sont propres. • La fraction liquide récupérée peut être distillée en ligne par des équipements comportant une analyse chromatographique en continu, ou envoyée dans une unité de traitement de solvant. • les fibres pourront être récupérées, totalement dépolluées, lors de la régénération du bain ou de sa filtration. • De plus, la pyrolyse pourrait permettre de recycler des produits contenant des polluants tels que la peinture ou les vernis. 45
    46. 46. Inconvénients La dépolymérisation chimique des composites thermodurcis est encore souvent au stade expérimental, au mieux au stade de démonstrateurs industriels. Cette méthode est techniquement difficile à appliquer pour d'autres époxydes réticulés par des amines , Ce type de traitement nécessite donc un tri sélectif rigoureux des déchets à la source, dès lors que les procédés de traitements chimiques concernés ne peuvent s'accommoder de contaminations 46
    47. 47. 47 Les voies de valorisation des déchets en composites thermodurcissables Valorisation matière Procédé thermique Valorisation mixte (énergie + matière) Procédé chimique Procédé mécanique Valorisation matière
    48. 48. Recyclage Inconvénients Avantages 47
    49. 49. Conclusion Les buts du recyclage sont non seulement de réduire la quantité de déchets déposés en décharges ou enfouis mais aussi de valoriser ces déchets en les réutilisant pour diverses applications plus ou moins intéressantes. Besoin de solutions fiables et durables pour la gestion des déchets composites Impératifs du recyclage Réduction de la masse des déchets par prévention à la source lors de la production Réutilisation des produits Incinération des déchets (avec valorisation de matière / d’énergie) Mise en décharge 49
    50. 50. Merci pour votre Attention

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