Approche globale pour la revalorisation en circuit court de plastiques usagés par fabrication additive – GREENLOCAL3D
Approche globale pour la revalorisation en circuit court de plastiques usagés par fabrication additive
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Enjeux et objectifs
Bien que le concept d’« Usine du futur » existe depuis plus de dix ans, les changements dans les processus de production ont eu peu d’impacts sur les questions environnementales. Dans le même temps, on assiste à un bouleversement des moyens de production. L’un des facteurs clés de ces transformations est l’émergence de la Fabrication Additive (FA) qui permet des productions en petites séries de manière économique, rapide et à échelle locale. Compte tenu des différentes spécificités des processus de FA, un large champ d’opportunités émerge pour développer des moyens de production plus durables à différents niveaux de la chaîne de valeur. Dans le cadre du projet GREENLOCAL3D, l’équipe du projet développe des modèles et expérimentations pour faciliter le recyclage en circuit-court des déchets plastiques post-consommation à récupérer et à améliorer par des processus de FA, étudier la possibilité par la FA de revaloriser les plastiques dit « refus de tri » jusqu’alors non triés et/ou non recyclés. Afin de pouvoir générer une économie circulaire autour de ces plastiques, GREENLOCAL3D souhaite qualifier les gisements de déchets plastiques disponibles dans les centres de tri et à l'échelle d'un territoire, vouloir analyser leur composition, et dimensionner les volumes disponibles et utilisables en FA. Enfin, les membres du projet souhaitent effectuer une analyse des flux de matières ainsi qu’un diagnostic global permettant de cartographier et caractériser la filière en devenir.
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GREENLOCAL3D souhaite déboucher sur des résultats scientifiques et techniques permettant le développement d'une boucle de recyclage en circuit-court et une meilleure valorisation des plastiques issus des centres de tri non revalorisés à ce jour. En tant qu'apport scientifique, le projet permettra d'avancer dans les différentes étapes du process de recyclage des refus de tri : 1) Pour la partie gestion des flux, GREENLOCAL3D qualifiera dans un premier temps tous les plastiques non triés, et évaluera plus précisément les quantités disponibles de plastiques couramment utilisés en impression 3D (PLA, PHA, etc.). Le projet proposera, pour leur valorisation, une analyse technico-économique ainsi qu'une étude d'impact sur la boucle de valeur (circuit de collecte, centre de tri, etc.). GREENLOCAL3D identifiera sur une ou plusieurs études de cas (couplage plastique/territoire), les sites potentiels de sourcing et de valorisation pour modéliser la filière et étudier les conditions de sa pérennité. 2) Pour la partie transformation de la matière, une meilleure compréhension des étapes et conditions nécessaires au pré-traitement des plastiques sera proposée, et qui seront utilisés comme matière première pour les imprimantes 3D. De plus, l'évaluation des propriétés des différents plastiques et leur dégradation de manière complète dans les processus d'extrusion et d'impression seront données. Enfin, différentes méthodologies d'évaluation de la qualité de l'impression 3D seront proposées.
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Suescun C .; et al. Distributed recycling of multi-material plastic for additive manufacturing. Conference Academia Stands for Green Deal. Mai 2023, Nancy France.
Chapitre d’ouvrage. Boudaoud H. et al. “Polymer and plastic recycling” in “Sustainable processes in the Circular Economy.” Edited by A. Chagnes, Elsevier. 2024.
Suescun C.; et al. Multi-Material Post-Consumer Plastic Waste Revalorization Via Fused Granular Fabrication. Conférence 2024 Process Development Symposium Europe. 2024.
Le projet GreeenLocal3D se concentre sur des modèles et expérimentations pour faciliter le recyclage en circuit court des déchets plastiques post-consommation à récupérer et à améliorer par des processus de fabrication additive (FA). Dans le cadre d'un nouveau paradigme "recyclage distribué", ce processus doit être accompli par des technologies abordables et flexibles qui couvrent une zone géographique limitée pour constituer l'unité de base d'un "réseau intelligent de recyclage". Plus spécifiquement, l'objectif est d'étudier la possibilité par la FA de revaloriser des types de plastiques jusqu’alors non triés et/ou non recyclés. Afin de pouvoir générer une économie circulaire autour de ces plastiques, nous analyserons toute la boucle de valeur allant du circuit de collecte et de distribution, jusqu’à leur valorisation sous forme de matériaux imprimables par fabrication additive via la maitrise combinée de leurs procédés de transformation et de de leur formulation. Pour illustrer le potentiel de la méthodologie mise en œuvre nous évaluerons pour différents couples produits/matériaux la faisabilité de l’approche proposée et ce à différentes positions de la boucle de valeur. A l’échelle macro, nous qualifierons les gisements de déchets plastiques disponibles au niveau des centres de tri et à l'échelle d'un territoire. Nous analyserons la composition des plastiques non triés et dimensionnerons les volumes de thermoplastiques disponibles et utilisables en impression 3D (plus particulièrement pour le PLA). Nous proposerons alors, dans une approche multi-outils, une analyse des flux de matières ainsi qu’un diagnostic global permettant de cartographier et caractériser la filière en devenir. A l’échelle micro, nous étudierons le potentiel d’utilisation des matières premières dans les procédés de FA. Des études scientifiques seront réalisées sur des mélanges de polymères modèles avec l’objectif de transférer les résultats à des plastiques à recycler.
Coordination du projet
Hakim Boudaoud (Equipe de Recherche sur les Processus Innovatifs)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenariat
ERPI Equipe de Recherche sur les Processus Innovatifs
LRGP Laboratoire Réactions et Génie des Procédés - CNRS
IMP Institut National des Sciences Appliquées Lyon
LGI CentraleSupélec
Aide de l'ANR 476 000 euros
Début et durée du projet scientifique :
septembre 2022
- 48 Mois
