Comment revaloriser nos déchets en caoutchouc ?

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Publié le 16 mai 2018

Les déchets en caoutchouc, pneumatiques et industriels, représenteraient un gisement en France estimé à 340 000 tonnes [1]. Deux directives européennes abordent le sujet des pneumatiques usagés et, en particulier, la directive n° 99/31/CE relative à la mise en décharge des déchets, précise qu’aucun pneumatique usagé n’est admissible en décharge depuis le 16 juillet 2006 (hors bicyclette et diamètre >1 400 mm). Dès lors, il devient indispensable de penser le futur de ces produits dès leur conception et de prendre en compte l’importance du gisement actuel et à venir de déchets de ce type.

En France, concernant les pneumatiques, la responsabilité du producteur élargie s’applique, ce qui signifie que tout producteur de pneumatique est responsable de la collecte et de la valorisation des déchets générés par son industrie. Ainsi, en France, les plus grands manufacturiers du secteur (Bridgestone, Continental, Dunlop, Goodyear, Kléber, Michelin et Pirelli) se sont regroupés en 2003 pour créer la société Alliapur, en charge de la collecte des pneumatiques usagés auprès des distributeurs, de leur tri et leur valorisation.

 

Différentes voies de valorisation peuvent être explorées :

  • La valorisation énergétique : les broyats de pneumatiques (et même parfois les pneumatiques entiers), compte tenu de leur fort pouvoir calorifique, peuvent être utilisés comme combustibles dans les chaufferies urbaines, les cimenteries ou dans l’industrie papetière.
  • La valorisation matière : les granulats et poudrettes de pneumatiques peuvent être utilisés pour fabriquer des roulettes ou autre objets moulés par compression [2]. D’autres réutilisations plus anecdotiques existent, telles que l’utilisation des granulats ou micronisats pour la conception des sols d’aires de jeux, de centres équestres ou de terrains de sport.

Le financement du projet Bioproof par l’ANR en 2013, atteste l’intérêt que porte le secteur sur ces sujets. Ce projet, qui réunit des acteurs majeurs de la filière du caoutchouc, vise à développer de nouvelles solutions en termes de matières premières biosourcées et de produits recyclés (amélioration du recyclage des déchets, des rebut de production et des pièces en fin de vie). Par ailleurs, Michelin, par l’acquisition récente de la société LeHigh, spécialiste des poudrettes de pneumatiques (MRP – micronized rubber powders), montre également l’importance que revêtent ces thématiques pour les industriels de la filière [3].

 

Quels verrous technologiques associés au recyclage des caoutchoucs ?

Les caoutchoucs sont des produits complexes, constitués de nombreux ingrédients : élastomères principalement, mais aussi huiles et plastifiants, charges renforçantes, additifs… Pour conférer à ce matériau les propriétés d’usage que nous lui connaissons (élasticité, amortissement, étanchéité), le caoutchouc nécessite d’être vulcanisé, c’est-à-dire réticulé, le plus souvent par des liaisons soufre. Cette réaction de vulcanisation implique le passage d’un comportement de type polymère thermoplastique (c’est-à-dire avec seuil d’écoulement) à celui de type polymère thermodurcissable, pour lequel l’irréversibilité de la réticulation implique une mise en œuvre unique, et donc une non-recyclabilité intrinsèque.

Des procédés de « dévulcanisation » se développent néanmoins pour pallier ce problème de recyclabilité et proposer des solutions permettant, à terme, de réintroduire de la matière première secondaire « dé-réticulée » dans de la matière vierge sans dégradation substantielle des propriétés physico-chimiques [4]. Il peut s’agir de procédés biologiques (traitement des déchets par des micro-organismes) mécano-thermiques ou encore physiques (utilisation d’ultrasons ou de micro-ondes). L’objectif de ces procédés est de réaliser une scission sélective des liaisons chimiques en privilégiant les ruptures des ponts soufrés, c’est-à-dire du réseau réticulaire, sur les ruptures des chaînes carbonées de l’élastomère (qui entraînerait une dégradation des propriétés du matériau) (Figure 1).

 

Comment revaloriser nos déchets en caoutchoucs ?

Figure 1 : Représentation schématique de caoutchouc non vulcanisé (cru), vulcanisé et « dévulcanisé ». D’après [5].

 

 

La difficulté consiste alors à déterminer les paramètres optimaux des procédés de dévulcanisation permettant d’obtenir un matériau dévulcanisé suffisamment déréticulé sans être trop dégradé. Par exemple, pour un procédé thermomécanique de type extrusion, les paramètres d’intérêt peuvent être la présence ou non d’agent d’aide à la dévulcanisation, la température, la géométrie de vis… [6] [7] [8].

Comment revaloriser nos déchets en caoutchoucs ?

Figure 2 : Évolution des propriétés mécaniques d’EPDM constitué de matière vierge et dévulcanisée. Résultats obtenus avec le procédé de dévulcanisation mécanique Watson-Brown HSM REP (repdevulc.com).

 

 

Malgré l’intérêt indéniable que présenterait la réintroduction de matière recyclée dans les formules caoutchouc, que ce soit d’un point de vue économique ou écologique, certains freins limitent encore l’utilisation de caoutchouc recyclé à grande échelle. En effet, outre les possibles difficultés d’approvisionnement (volume et qualité) et/ou de branding, la durée de conservation (« shelf life ») de ce type de matériaux recyclés est encore sujette à débat. En effet, les caoutchoucs recyclés ne sont pas strictement équivalents à de la matière première élastomère pure, mais se rapprochent plutôt de la formulation globale du mélange initial, non vulcanisé. Cependant, certains ingrédients utilisés lors de la première mise en œuvre du matériau (agents de vulcanisation en excès, accélérateurs et autres ingrédients encore actifs) ne sont a priori pas éliminés lors du traitement de « dévulcanisation ». Les questions qui persistent concernent alors la durée de conservation du matériau une fois dé-réticulé, qui contient encore ce mélange d’ingrédients potentiellement actifs, ainsi que les possibilités de le reformuler pour obtenir des propriétés comparables au matériau d’origine [9] (Figure 2).


  1. Janin, « Recyclage des caoutchoucs », AM8700 v1, Techniques de l’ingénieur, 2017.
  2. Bilgili and al., « New Recycling Technology: Compression Molding of Pulverized Rubber Waste in the Absence of Virgin Rubber », Journal of Elastomers and Plastics 35(3):235-256, 2003.
  3. « Michelin acquires US-based Lehigh Technologies », European Rubber Journal, 2018.
  4. Monier, M. Hestin, M. Trarieux, S. Ait-said, « Revue des procédés visant la valorisation matière des déchets caoutchoutiques », Rapport RECORD – REseau COopératif de Recherche sur les Déchets et l’Environnement, 2012.
  5. Meysami, pHd thesis, « A Study of Scrap Rubber Devulcanization and Incorporation of Devulcanized Rubber into Virgin Rubber Compounds », University of Waterloo, 2012.
  6. Sutanto, 2006, pHDthesis, « Development of a Continous Process for EPDM Devulcanization in an Extruder »
  7. Formela, « Efficiency of thermomechanical reclaiming of ground tire rubber conducted in counter-rotating and co-rotating twin screw extruder », Polimery, 59 nr3, 2014.
  8. R. Jalilvand, « A study of EPDM Devulcanization in a Co-Rotating Twin-screw Extruder »,  Iranian Polymer Journal16(5):327-335, 2007.
  9. Shaw, « Why is recycled rubber not used in tyres? », European Rubber Journal 34-37 sept-oct, 2011.

Par Solène BOUVIER, Consultante ACIES | ABGI

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