Procédés chimiques de recyclage des plastiques

Alors que les déchets plastiques mondiaux atteignent des niveaux stupéfiants - on estime à 380 millions de tonnes la production annuelle, dont seulement 9% sont recyclées - l'urgence de trouver des solutions de recyclage efficaces n'a jamais été aussi grande. Le recyclage chimique apparaît comme une approche transformatrice, distincte des méthodes mécaniques conventionnelles, offrant la possibilité de récupérer des matières premières précieuses à partir d'une variété de matériaux. plastiques. Cet article présente une vue d'ensemble des principales technologies de recyclage chimique, y compris la pyrolyse et la gazéification, et évalue leurs besoins en matières premières pour différents types de plastique. Nous évaluerons les produits de sortie tels que les monomères et les carburants, nous discuterons des niveaux de préparation technologique actuels et de l'évolutivité de ces processus, et nous analyserons leurs implications environnementales et leur faisabilité économique.

A Retenir

• Le recyclage chimique diffère considérablement des procédés mécaniques.
• La pyrolyse peut transformer les plastiques en carburant et autres produits.
• La gazéification transforme les plastiques en gaz de synthèse pour produire de l'énergie.
• Les besoins en matières premières varient en fonction des types de plastique traités.
• Les produits de sortie comprennent des monomères, du naphta et des carburants.
• L'impact environnemental et les facteurs économiques influencent la viabilité.

Vue d'ensemble du recyclage chimique et de sa distinction avec le recyclage mécanique

Le recyclage chimique est une approche transformatrice qui consiste à décomposer les plastiques au niveau moléculaire pour régénérer des matières premières adaptées à diverses applications. Contrairement au

Le recyclage chimique vise à décomposer les polymères, en les reconvertissant en monomères ou autres éléments chimiques. Ce processus permet de produire des matériaux recyclés de haute qualité qui peuvent être réutilisés pour fabriquer de nouveaux produits dont les propriétés sont similaires à celles des matériaux vierges.

En revanche, le recyclage mécanique souffre souvent de limitations dues à la contamination, à la complexité de la composition des matières premières et à la dégradation des propriétés des matériaux lors d'un recyclage répété. Par exemple, les processus mécaniques peuvent entraîner la perte de certaines des caractéristiques physiques des plastiques, ce qui se traduit généralement par des applications de moindre valeur. Cela peut être quantifié par une baisse significative de la résistance à la traction, parfois supérieure à 50% pour certains polymères après seulement deux cycles de recyclage mécanique.

En général, le recyclage chimique peut être divisé en deux méthodes principales :

• la dépolymérisation, qui vise à ramener les matières plastiques à leur état de monomère
• la pyrolyse, qui les transforme en combustibles et en produits chimiques. Chaque méthode est adapté au type de plastique traité.

Par exemple, le PET (polyéthylène téréphtalate), couramment utilisé dans les bouteilles de boisson, peut être efficacement dépolymérisé pour récupérer ses monomères constitutifs, tandis que les polyoléfines comme le polypropylène peuvent être traitées plus efficacement par pyrolyse.

Malgré ses promesses, la mise en œuvre du recyclage chimique est confrontée à certains défis, notamment la préparation technologique et les obstacles réglementaires. Plusieurs projets pilotes en cours en Europe et en Amérique du Nord ont fait état de rendements de l'ordre de 80-90% pour des plastiques spécifiques, démontrant ainsi la faisabilité potentielle. Au fur et à mesure que les technologies évoluent, la distinction claire entre les processus de recyclage chimique et mécanique jouera un rôle important dans la détermination de l'efficacité de nos systèmes de gestion et de recyclage des déchets.

Principales technologies de recyclage chimique : Pyrolyse, gazéification, dépolymérisation et hydrocraquage

Processus de pyrolyse : Il s'agit de la décomposition thermique de matières organiques en l'absence d'oxygène, ce qui permet de convertir les déchets plastiques en hydrocarbures précieux. La température de fonctionnement typique varie de 300°C à 900°C, en fonction du type de matière première et des produits finaux souhaités. L'huile pyrolytique peut être utilisée comme carburant alternatif ou valorisée pour produire du diesel et des matières premières pour la synthèse chimique. Un exemple notable est la conversion du polystyrène en monomère de styrène, qui a des applications dans la production de divers plastiques et résines. Les mesures de production suggèrent que la pyrolyse peut atteindre un taux d'efficacité allant jusqu'à 80%, récupérant ainsi des quantités significatives d'énergie à partir des déchets plastiques.

Gazéification : Il fonctionne selon le principe de la conversion des matières carbonées en gaz de synthèse (un mélange de monoxyde de carbone, d'hydrogène et d'un peu de dioxyde de carbone) en faisant réagir les matières à des températures élevées (environ 700°C à 1 600°C) avec une quantité contrôlée d'oxygène et/ou de vapeur. Le gaz de synthèse produit peut servir de combustible pour la production d'électricité ou de précurseur pour des produits chimiques tels que le méthanol et l'ammoniac. Une installation établie en Allemagne, exploitée par BASF, gazéifie efficacement les déchets plastiques mixtes avec une récupération d'énergie d'environ 60% du contenu énergétique d'origine.

Dépolymérisation : elle nécessite des catalyseurs et des conditions spécifiques pour scinder les chaînes de polymères en monomères ou en oligomères. Cette méthode est sélective pour certains types de plastiques, tels que le PET et les polyoléfines. Des progrès récents ont permis d'améliorer les rendements et de réduire les temps de réaction, faisant de la dépolymérisation une méthode prometteuse pour récupérer des matières premières de haute qualité. Le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a réussi à mettre au point un nouveau catalyseur capable d'augmenter le taux de dépolymérisation du PET, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la récupération.

L'hydrofissuration : elle implique l'utilisation d'hydrogène et de catalyseurs spécifiques pour convertir des hydrocarbures plus importants en hydrocarbures plus petits et plus précieux, généralement sous haute pression et à des températures modérées (environ 300°C à 400°C). Cette méthode est généralement appliquée aux huiles lourdes et peut également être exploitée pour transformer les déchets plastiques en carburants utilisables. Par exemple, plusieurs raffineries en Corée du Sud utilisent efficacement les techniques d'hydrocraquage, obtenant des rendements de plus de 85% en combustibles liquides à partir de résidus plastiques. Cela permet de réduire considérablement le recours à la mise en décharge tout en convertissant les déchets en produits économiquement viables.

Exigences en matière de matières premières et adéquation aux différents types de plastique

The selection of feedstock for chemical recycling processes is dependent on the type of plastic being processed. Different plastics, categorized by their resin identification codes, possess distinct characteristics that affect their suitability for various recycling methods. For example, polyethylene terephthalate (PET), commonly used in beverage bottles, is more amenable to processes like depolymerization, yielding high-quality virgin-like materials. In contrast, polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP) can be effectively recycled through pyrolysis, converting them into...

Questions fréquemment posées

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