Pyrolyseur mobile pour recycler les PRV (Développement d’un pyrolyseur mobile pour recycler des polymères renforcés aux fibres de verre (PRV))

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 701.21.22

Schlüsselwörter (Französisch)

Recyclage, Polymères renforcés aux fibres de verre (PRV), Pyrolyse, l'huile de pyrolyse

Kurzbeschreibung (Französisch)

L'objectif de ce projet est de construire une unité mobile pour recycler les polymères renforcés aux fibres de verre (PRV) issues de vieilles coques de bateaux ou de pales d’éoliennes. En fin de vie, après environ 50 ans dans le cas des éoliennes, ce type de déchet est incinéré en Suisse dans une centrale à ciment ou une usine d’incinération des déchets, alors qu’à l’étranger (par exemple aux États-Unis), il est en partie mis en décharge.

L’unité mobile est conçue pour traiter les déchets en gros morceau (3 m x 1.5 m) par pyrolyse sur place afin d’éviter leur transport. La pyrolyse permet de séparer la résine des fibres de verre sans les endommager. Après la pyrolyse, les fibres de verres sont encore recouvertes d’une couche résiduelle de carbone amorphe et de contaminants supplémentaires émanant du plastique. Ainsi des étapes de nettoyages supplémentaires doivent être développées, ce qui sera fait dans le cadre de ce projet. En plus des traitements de surface de ces fibres pour améliorer l’adhérence d’une nouvelle résine sont prévus afin d’obtenir des nouveaux PRV à base de fibres recyclées. Ces PRV à base de fibres recyclées ne peuvent pas être utilisés pour des applications structurales comme par exemple pour des pales d’éoliennes, mais elles peuvent avoir une deuxième vie dans les tapis de verre textile en fibre de verre (en anglais : chopped strand mat (CSM)) que l’on retrouve par exemple dans les aménagements d’avion ou de train. Lors de la pyrolyse, la partie plastique du PRV est transformée en gaz chaud, qui est partiellement condensé en une fraction liquide, appelée huile de pyrolyse. L’huile de pyrolyse peut être utilisée comme source de matières premières pour des applications chimiques. La fraction non condensable (gaz de pyrolyse), composée de courtes molécules, peut être brûlée pour alimenter directement le réacteur de pyrolyse ou par l'intermédiaire d'une turbine à gaz qui produit de l'électricité. Le design de la première unité mobile et les premiers tests de nettoyage des fibres de verre recyclées ont déjà été réalisés avec l’EPFL.   

Le projet a été accepté sur la base de la demande de subside du 22.05.2022 à l’occasion de la séance de la Koko UT du 08.06.2022.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Französisch)

1. Les tests de pyrolyse effectués avec l'appareil de pyrolyse de la société Greenlina, d'une capacité de 5 kg par charge, ont permis de déterminer les paramètres optimaux (durée et température de pyrolyse) pour obtenir des fibres de verre recyclables et une huile de pyrolyse de haute qualité.

2. Différents types de déchets composites ont été testés (coques de bateaux, déchets de production de matériaux composites, consommables pour le moulage (couvertures), éléments de cellules de camping-cars, tuyaux issus de l'industrie pétrolière, etc.) Les coques de bateaux plus anciens sont parfois encore recouvertes d'un antifouling contenant du mercure. Celui-ci contamine l’huile de pyrolyse, affectant sa valeur commerciale. Le procédé pour enlever le mercure de l’huile doit être testé, et les résultats du test seront communiqués. Jalon 1

3. Le design industriel, qui consiste en la conception du réacteur (système électrique de chauffe, système de récupération de gaz, système de purification et filtrage de gaz, système de verrouillage) est fait. La planification de la construction de la première unité mobile est faite et les différentes composantes sont commandées.

4. Dans le but d'obtenir des PRV à partir de fibres de verre recyclées de haute qualité, les étapes de post-traitement suivantes sont développées :

• La couche de carbone est enlevée en l’exposant à une atmosphère riche en oxygène, à haute température.
• Les fibres sont plongées dans un agent chimique afin de nettoyer et d'hydrolyser davantage leur surface.
• Les propriétés d’adhérence des fibres sont améliorées en fonction de la nouvelle résine en liant les molécules correspondant à la surface des fibres.
• Les fibres recyclées sont imprégnées de polymères couramment utilisés dans l’industrie, y compris les époxydes et les polyesters. Une fois que la résine a durci, les propriétés mécaniques du PRV sont testées et comparées à celles des composites de référence fabriqués avec des fibres vierges. Jalon 2

5. Une première unité mobile, autonome en énergie, pour traiter 50 kg de PRV par batch est construite. L’unité fonctionne sans émissions à part celles de CO₂ et un système de capture de CO₂ pour la rendre à zéro émissions est prévu.

6. Rédaction d’un rapport final présentant les résultats des points 1 à 5.

7. Eléments de textes, illustrations et au moins 3 photos (voir annexe 3) pour l’impression de publications à l’adresse du public.

8. Une présentation des résultats avec PowerPoint sera effectuée à la fin du projet pour les personnes intéressées de l’OFEV.

Projektziele (Französisch)

L'objectif de ce projet est de construire une unité mobile pour recycler les polymères renforcés de fibres de verre (PRV) provenant de vieilles coques de bateaux ou de pales d'éoliennes. Par pyrolyse, ces déchets sont transformés en matériaux réutilisables composés de deux éléments : l'huile de pyrolyse et les fibres de verre. L'huile de pyrolyse est vendue, tandis que des étapes de post-traitement sont développées pour les fibres de verre afin d'obtenir un PRV à partir de fibres recyclées.

Beschreibung der Resultate (Französisch)

Une étude approfondie a permis de démontrer que les huiles de pyrolyse et les fibres de verre issues de son procédé sont de qualité suffisante pour une réutilisation industrielle. En particulier, les huiles obtenues à partir de polyester et de résine Elium présentent un potentiel remarquable pour des applications futures. En parallèle, l’entreprise a conçu et fabriqué une machine de pyrolyse mobile, capable de traiter jusqu’à deux tonnes de matériaux par jour, offrant ainsi une solution pratique et efficace pour répondre aux besoins variés des industries. Par ailleurs, Composite Recycling a identifié des entreprises suisses spécialisées dans la capture de CO2, intégrant ainsi une dimension écologique supplémentaire à son processus en réduisant les émissions associées. Ces avancées positionnent la société comme un acteur clé dans le recyclage durable des composites. Deux brevets sont en cours de rédaction, sur le nettoyage de composites, et sur la mise au point d’un enzymage des fibres résistant aux températures de pyrolyse.

Umsetzung und Anwendungen (Französisch)

Ces résultats marquent une étape cruciale pour le lancement concret de notre activité de recyclage. L’évaluation positive des huiles de pyrolyse et des fibres de verre a renforcé notre crédibilité auprès des partenaires industriels, consolidant ainsi des collaborations clés pour leur réutilisation dans divers secteurs. Les huiles issues de polyester et de résine Elium, en particulier,       ^1/2 ont suscité un vif intérêt, tout comme les fibres de verre, dont la qualité ouvre la voie à de nombreuses applications industrielles. Par ailleurs, la machine de pyrolyse mobile, conçue pour traiter deux tonnes par jour, est actuellement en phase de tests de qualification. Sa livraison sur notre site d’opération est prévue pour le 15 décembre 2024, une étape décisive qui nous permettra de débuter les activités sur le terrain et de répondre aux besoins croissants du marché pour des solutions de recyclage innovantes et durables.

Weiteres Vorgehen (Französisch)

Les perspectives de notre activité de recyclage sont très encourageantes. Notre système de pyrolyse est prêt à être déployé, avec des déchets ciblés déjà identifiés et les premières tonnes collectées pour démarrer le processus. Ce système, qui allie innovation et efficacité, sera progressivement amélioré afin d’intégrer des solutions encore plus durables. Parmi ces améliorations, nous prévoyons l’implémentation d’un système de capture de CO2, développé avec des partenaires suisses, afin de réduire davantage l’impact environnemental de nos opérations. À plus long terme, notre ambition est de déployer 30 systèmes, chacun capable de traiter 3 000 tonnes de matériaux par an. Ce réseau contribuera à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, évitant jusqu’à 2 millions de tonnes de CO2. Ce projet illustre notre engagement en faveur d’un recyclage à grande échelle, visant à transformer les déchets composites en ressources tout en répondant aux défis climatiques.

Publikationen / Ergebnisse (Französisch)

Annonce du partenariat avec Veolia

https://www.compositesworld.com/news/veolia-composites-recycling-sa-partner-for-compositeswaste-circularity

 

Obtention du projet Hitachi Challenge, pour le recyclage de transformateurs

https://www.hitachienergy.com/news-and-events/features/2024/06/hitachi-energy-startup-challenge2024-awards-pond-biomaterials-and-composite-recycling-for-sustainability-innovations

 

Officialisation du partenariat avec Alinghi

https://www.bilan.ch/story/alinghi-un-defi-de-geant-pour-de-petites-entreprises-romandes748212700327

 

Composite Recycling participe au projet Tech4Regeneration de l’EPFL

https://www.startupticker.ch/en/news/first-batch-of-start-ups-selected-for-tech4regeneration

 

Composite Recycling wins Metstrade prize 2023

https://www.metstrade.com/press-releases/en/boat-builder-awards-2023-collaborationdevelopment-progress