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Valeur durable des filières de recyclage des composites – SEARRCH

Evaluation de la valeur durable des filières de recyclage des matériaux composites utilisés dans l’aéronautique.

SEARRCH a pour objectif de développer des outils (connaissances, modèles, méthodes, etc.), basés sur des résultats scientifiques, pour que les parties prenantes des secteurs concernés (aéronautique, industries du recyclage, collectivités, etc.) intègrent les enjeux du développement durable dans leur processus décisionnel, lors de la structuration de la filière de recyclage des matériaux composites.

Construction d’un système d’évaluation pour l'analyse de la valeur durable des filières de recyclage des matériaux composites

Le pourcentage de matériaux composites à fibres longues de carbone dans les structures aéronautiques ne cesse d’augmenter et atteint 50% dans les programmes récents (A350 et B787). On assiste aujourd’hui à l’émergence d’une filière de recyclage de ces matériaux, qui commence à s’organiser. Mais la création d’une filière de recyclage implique de faire des choix techniques et organisationnels (produits à recycler en priorité, les options de démantèlement, l’organisation de la collecte, etc.). Ces choix sont guidés par des critères technologiques et économiques mais les préoccupations croissantes de l’opinion publique pour les questions environnementales et la responsabilité sociale des entreprises (RSE) peuvent aussi justifier le choix ou le rejet des options envisagées. Le développement durable peut ainsi devenir un facteur de différenciation et donc une question de compétitivité pour l'industrie. <br />La filière de recyclage des matériaux composites sera-t-elle durable ? Répondre à cette question demande de considérer la filière dans son ensemble et de définir des critères adaptés aux problématiques de l’industrie aéronautique. L’objectif de SEARRCH est donc de développer les outils (connaissances, modèles, méthodes, etc.) permettant d’apprécier la valeur durable des filières de recyclage des composites. Plus précisément, les travaux portent sur les filières de recyclage du CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer), au plus près de la réalité du terrain et des attentes spécifiques de ces filières via une campagne d’entretiens des acteurs.

Pour répondre aux objectifs de SEARRCH, une structure en 5 modules de travail, ou work packages (WP) est proposée:
• WP1 : Définir de périmètre du système à évaluer et le modéliser.
• WP2 : Développer les critères d’évaluation pertinents (économiques, sociaux et environnementaux).
• WP3 : Concevoir des modèles d'évaluation adaptés.
• WP4 : Optimiser le système selon les différents critères retenus.
• WP5 : Etudier l'impact des différents types de mesures incitatives.
Ainsi, les WP 1 à 4 permettent de concevoir le cadre d'évaluation des filières de recyclage considérées, et le WP5 permet d’identifier les politiques à mettre en œuvre (lois, fiscalité, etc.) pour inciter à une démarche durable. Tout au long de cette démarche, il est nécessaire de procéder à l’analyse des contraintes et de la satisfaction des parties prenantes, pour s’assurer que les résultats sont en cohérence avec leurs besoins et que leurs attentes sont satisfaites. Cela se fait au moyen d’entretiens avec les acteurs des secteurs concernés (Cf. Figure 1).

Dans un premier temps, les résultats ont permis de délimiter les frontières du système d’étude (WP1) : le système global à considérer ainsi que les procédés les plus pertinents pour le recyclage des CFRP ont été identifiés.
Une première liste de “key sustainability performance indicator” (KSPI) a été déterminée (WP2). Il en ressort trois indicateurs environnementaux, un indicateur économique, deux indicateurs sociaux et de trois indicateurs complémentaires basés sur des méthodes d’évaluation de ressources.
Dans le cadre du WP3.1, un nouvel indicateur de criticité, permettant la considération de facteurs tels que le risque géopolitique et le bénéfice stratégique apporté par la création d’une filière de recyclage, est développé. Par ailleurs, les fondements microéconomiques du modèle d’équilibre général dynamique multisectoriel ont été élaborés (WP3.2).
Plusieurs scénarios ont été étudiés (WP4) afin de quantifier les impacts environnementaux et économiques évités pour des applications de produits recyclés à partir de fibres de carbone en substitution de fibres de verres ou de fibres de carbone vierges. Ces travaux ont servi ensuite de briques élémentaires pour la construction d’un premier modèle de chaîne logistique.
Transversalement, les entretiens menés auprès du tissu industriel ont permis de définir les choix technologiques et organisationnels sur lesquels orienter l’étude (WP1) et d’acquérir une connaissance plus précise des critères permettant de l’évaluer (WP2). Ce travail a permis d’initier la modélisation du système économique dans le cadre du WP3 et est actuellement poursuivi afin de fournir à TBS une meilleure connaissance des enjeux de la filière de recyclage.

Le projet SEARRCH s’adresse, en premier lieu, à l’industrie aéronautique, aux filières des composites et du recyclage, aux gouvernements et institutions de régulation. SEARRCH produira cinq résultats innovants qui donneront aux différents acteurs la possibilité de prendre en compte les aspects de développement durable dans leurs choix techniques et organisationnels :
1. la liste des indicateurs de valeur durable pertinents pour la filière de recyclage des composites (environnement, social et économique), 2. pour des indicateurs sélectionnés, les modèles et méthodes pour évaluer les différentes options des filières de recyclage, 3. un modèle d’optimisation multicritère pour identifier le meilleur compromis pour des indicateurs contradictoires, 4. les modèles permettant d’évaluer l’impact économique de l’introduction d’une norme basée sur ce système d’évaluation, 5. un livre blanc pour les projets de recherche sur l’évaluation de la valeur durable de filières de recyclage.

La définition du système ainsi que les résultats des entretiens avec les acteurs ont été présentés lors de communications à la conférence 6Green Aviation (nov. 2014), au salon du Bourget (juin 2015) au congrès LCM 2015 (août 2015). Les indicateurs et leur méthodologie de sélection ont donné lieu à des communications dans les congrès Avnir 2014 (novembre 2014) et SAM9 (mai 2015).
La modélisation des procédés a été initiée et a également donné lieu à des communications scientifiques dans les congrès Recycling 2015 (mars 2015) et ESCAPE25/PSE2015 (juin 2015). La méthodologie du projet SEARRCH et ses premiers résultats ont également été présentés dans le cadre des évènements suivants : Entretiens de Toulouse 2014 et 2015, Innovation Connecting Show 2014, journée du DAS AMP Aerospace Valley (déc. 2014).

SEARRCH est un projet de recherche prénormative d’évaluation de la valeur durable. L’objectif est de développer les outils (connaissances, modèles, méthodes, …) qui permettront d’apprécier les performances environnementales, économiques et sociales de la filière de recyclage des composites.
Plus précisément, les travaux porteront sur la filière de recyclage du CFRP (Carbon Fiber Reinforce Polymer) au plus près de la réalité du terrain et des attentes spécifiques de cette filière, tant économiques que s’agissant de développement durable. Cette approche « bottom-up » permettra de construire un outil pratique et directement utilisable par les acteurs actuels et futurs de la filière. Dans un deuxième temps, les résultats pourront être généralisés, au-delà du CFRP voire au-delà des composites.
Le pourcentage de matériaux composites à fibres longues de carbone dans les structures aéronautiques ne cesse d’augmenter et atteint 50% dans les programmes récents (A350 et B787). Cependant, le secteur des matériaux composites souffre d’un manque d’organisation de la gestion de ses déchets de production et de fin de vie, composites que l’on sait difficiles à recycler.
Partant de ce constat, onze pôles de compétitivité (Aerospace Valley, Astech, Axelera, EMC2, Fibres, IAR, I-Trans, Plastipolis, Team², Techtera, Uptex) ont signé la « Charte nationale sur le recyclage des composites » aux côtés du GPIC (Groupement de la Plasturgie Industrielle et des Composites) et du centre de ressources Compositec pour développer une filière nationale de recyclage des matériaux composites.
La création de cette filière implique de faire des choix techniques et organisationnels : produits à recycler en priorité, options de démantèlement, organisation de la collecte, équipements de tri, technologies de séparation, procédés chimiques, taille et répartition des différentes unités, décision de recycler ou valoriser, marché des composites recyclés à privilégier,…
La filière de recyclage qui émergera sera-t-elle durable? La valeur durable est devenue un facteur différenciant et un élément de compétitivité. La prise en compte des questions environnementales et de Responsabilité Sociale des Entreprises (RSE) peut justifier le choix ou le rejet d’une solution technique ou d’une organisation du travail.
Cependant, il n’est pas possible d’intégrer aujourd’hui les critères de durabilité dans les processus de prise de décision car il n’existe pas d’outil adapté.
Le projet SEARRCH s’adresse aux sociétés de conseil en ingénierie, à l’industrie aéronautique, aux filières des composites et du recyclage, aux gouvernements et institutions de régulation. SEARRCH produira cinq résultats innovants qui donneront aux différents acteurs la possibilité de prendre en compte la durabilité dans leur choix techniques ou organisationnels :
1. la liste des indicateurs de valeur durable pertinents pour la filière de recyclage des composites (environnement, social et économique),
2. pour des indicateurs sélectionnés, les modèles et méthodes pour évaluer les différentes options de la filière de recyclage,
3. un modèle d’optimisation multicritère pour identifier le meilleur compromis pour des indicateurs contradictoires,
4. les modèles permettant d’évaluer l’impact économique de l’introduction d’une norme basée sur ce système d’évaluation,
5. un livre blanc pour les projets de recherche prénormative sur la valeur durable de filière.
Pour atteindre ces objectifs, SEARRCH a constitué un consortium multidisciplinaire de quatre acteurs, experts en modélisation de procédés, systèmes de recyclage, ACV (Analyse de Cycle de Vie), modèles de flux, mathématiques appliquées, optimisation multi-objectifs, outils d’aide à la décision, économie environnementale, législation environnementale et entreprise durable.

Coordinateur du projet

Madame Leslie JACQUEMIN (Altran) – leslie.jacquemin@altran.com

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.

Partenaire

Altran Research Altran
INPT/LGC Laboratoire de génie chimique INP Toulouse/ENSIACET
ISM/Bordeaux1 Institut des Sciences Moléculaires de Université Bordeaux 1 équipe CyVi "Analyse du cycle de vie et chimie durable"
CCIT/TBS Chambre de Commerce et d'Industrie de Toulouse / Toulouse Business School

Aide de l'ANR 568 462 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2013 - 42 Mois

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