Optimisation des proccess pour le recycler des agrégats d’asphalte en toute sécurité sanitaire en environnementale – ECO-RAP

Avec une production annuelle de 37 millions de tonnes, les agrégats d'enrobés (AE) issus du décapage des routes françaises constituent une ressource précieuse pour la construction routière. Le recyclage des AE s'inscrit dans une démarche d’économie circulaire, permettant de préserver les ressources naturelles (bitume et granulats) et de limiter les mises en décharge. Toutefois, les taux d'incorporation des AE dans les revêtements routiers restent faibles (19,9 %) alors que des taux de 30 à 50 % sont techniquement réalisables. Cette situation est principalement due à la mauvaise qualité chimique des AE et de leur potentielle toxicité. En effet les matériaux routiers anciens peuvent contenir des goudrons augmentant significativement les concentrations en composés organiques toxiques dans les enrobés contenant des matériaux recyclés.
Pour limiter les risques sanitaires, le recyclage à chaud des AE est soumis à un seuil maximal de 50 mg kg-1 d’AE sec pour les 16 Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) prioritaires de l'US-EPA. Toutefois, cette règlementation ne concerne que la fraction solide, sans prise en compte des fumées générées lors de la fabrication et de l'application des enrobés bien qu'elles sont inhalables et facilement dispersées dans l'environnement. De plus, seuls les 16 HAP sont règlementés alors que des dérivés méthylés, nitrés, oxygénés, azotés, soufrés des HAP (regroupés ici sous l'appellation HAP+) des HAP sont présents et qu'ils peuvent être encore plus toxiques.
Le projet ECO-RAP vise à développer une méthodologie permettant d'augmenter le taux de recyclage des AE dans les nouveaux enrobés tout en maitrisant les risques sanitaires et environnementaux. Il s'agira d'étudier l'influence du taux d'incorporation des AE, de la nature des liants et de la température de fabrication des enrobés (110 - 160 °C) sur la toxicité des fumées et les propriétés physiques et rhéologiques des enrobés obtenus (résistance à la fissuration, compactabilité, sensibilité à l'eau). L'objectif est d’anticiper le risque sanitaire associé aux fumées en fonction de la composition chimique et des propriétés physiques des matières premières utilisées. Un modèle prédictif sera donc développé à partir des résultats expérimentaux du projet pour définir i) le taux optimal de mélange entre matériaux neufs et AE et ii) les meilleures méthodes de fabrication (mélange à chaud, à froid ou à température intermédiaire) afin d'assurer une bonne qualité des enrobés, une émission minimale de fumées toxiques et un recyclage maximal.
Ce projet transdisciplinaire mobilise des chimistes spécialistes de l'analyse de l'air, des toxicologues, des statisticiens-modélisateurs, des experts en ingénierie routière et un partenaire industriel pour assurer le transfert des résultats vers le terrain. Ces équipes s'appuieront sur des outils et méthodes de travail de pointe, tels que la spectrométrie de masse à transfert de proton (PTR-ToF-MS) et à très haute résolution (HRMS) pour l'analyse chimique, un pilote de laboratoire pour simuler la fabrication industrielle des enrobés, le fractionnement "Effect directed analysis" pour l'identification des espèces chimiques responsables de la toxicité ainsi que des approches de deep learning pour le développement des modèles prédictifs (PLS, réseaux neuronaux).
Ce travail permettra d'optimiser les processus de recyclage, en réduisant les risques pour la santé des travailleurs et des riverains des chantiers et des usines de production d'enrobé. Les résultats du projet contribueront à améliorer la gestion durable des infrastructures routières tout en répondant aux enjeux sanitaires et environnementaux du recyclage des AE.