Ces dernières années, peu de sujets ont fait l'objet d'un débat politique et social aussi intense que le changement climatique et les mesures nécessaires pour freiner le réchauffement de la planète. Les mots clés de ce sujet sont « CO2 », « gaz à effet de serre » et « matières premières fossiles ». Pour lutter efficacement contre le changement climatique, une multitude de mesures sont nécessaires, tant dans le domaine privé que dans le domaine industriel. Le recyclage chimique ou matériel des matières plastiques peut apporter une contribution importante en permettant de réduire la consommation de pétrole et donc les émissions de CO2.
Les matières plastiques telles que le polypropylène (PP), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyéthylène téréphtalate (PET) et bien d'autres se retrouvent aujourd'hui dans presque chaque emballage, dans une multitude de vêtements et même dans divers produits médicaux. Grâce à leurs bonnes propriétés techniques, telles que la malléabilité, la dureté, l'élasticité, la résistance à la rupture, la résistance à la température, la stabilité dimensionnelle à la chaleur et la stabilité chimique, elles constituent une matière première idéale pour de nombreuses applications. En 1950, la production mondiale de matières plastiques n'était que d'environ 1,5 million de tonnes; le seuil des 100 millions de tonnes a été franchi seulement une quarantaine d'années plus tard. Aujourd'hui, plus de 360 millions de tonnes de matières plastiques sont produites chaque année sur l'ensemble du continent.
Le pétrole est la matière première la plus importante pour presque tous les types de plastique. Comme pour environ 90 % de tous les produits chimiques fabriqués en Allemagne, la production de plastique nécessite du pétrole, source d'énergie fossile. Par exemple, une bouteille en PE pour 250 ml de shampoing contient environ 1,1 litre d’« or noir », comme on appelait autrefois le pétrole. Mais cette appellation appartient depuis longtemps au passé. On sait depuis longtemps que l'utilisation du pétrole libère des gaz à effet de serre qui contribuent au réchauffement de l'atmosphère terrestre et accélèrent le changement climatique.
Une grande partie des matières plastiques est souvent utilisée brièvement et une fois seulement. Il s'agit par exemple de tuyaux flexibles et de canules dans la technique médicale, d'emballages pour les denrées alimentaires ou encore de composants de produits d'hygiène et de soins. Après avoir été utilisées brièvement, les différentes matières plastiques sont jetées à la poubelle et, dans le pire des cas, finissent même dans la nature, où elles causent souvent - en plus des émissions de CO2 lors de leur production - de graves dommages environnementaux. Mais même avec les méthodes de « recyclage » courantes, les déchets plastiques nuisent à l'environnement. Aujourd'hui encore, la majorité des matières plastiques sont soit valorisées thermiquement sous forme de combustibles alternatifs - c'est-à-dire brûlées pour produire de l'énergie - soit utilisées pour le remblayage des terrains ou mises en décharge. La combustion dégage de grandes quantités de CO2 et lors du remblayage des terrains des microplastiques sont libérés dans l'environnement.
Repenser le recyclage des matières plastiques
Ces dernières années, cependant, on a profondément repensé le recyclage des matières plastiques. Cela veut dire que les déchets plastiques ne sont plus considérés simplement comme des déchets, mais comme des matières premières. Plutôt que de continuer à recycler les déchets plastiques de manière polluante - ce qui constitue plutôt un « décyclage » - la tendance actuelle est de traiter au moins une partie des plastiques par voie de recyclage chimique ou matériel. Bien que la production de nouvelles matières plastiques soit parfois encore moins chère que leur recyclage intégral, on constate un net essor du recyclage chimique des matières plastiques. Les raisons en sont d'une part la hausse des prix du pétrole, qui a une influence directe sur les coûts de fabrication des matières plastiques. D'autre part, dans le cadre du Pacte vert pour l'Europe du 11 décembre 2019, la Commission européenne dirigée par Ursula van der Leyen a augmenté les quotas légaux pour le recyclage chimique des plastiques. D'ici 2030, les États membres sont ainsi tenus de recycler chimiquement un tiers des déchets plastiques produits.
Le recyclage chimique des plastiques se fait en plusieurs étapes. Tout d'abord, les déchets plastiques sont nettoyés, pré-triés et débarrassés des substances étrangères, comme par exemple les métaux, les pierres et les composants en caoutchouc. Ensuite, les pièces en plastique, dont certaines peuvent mesurer jusqu'à plusieurs mètres carrés, sont broyées afin de les rendre plus faciles à manipuler. En raison de la densité apparente extrêmement faible - parfois seulement 10 kg/m³ - les volumes restent énormes malgré le pré-broyage. Avec la presse à filière plate d'AMANDUS KAHL, les matières plastiques pré-broyées sont comprimées en granulés compacts et dosables. Cela réduit les frais de transport et facilite la manipulation. Surtout, la granulation permet d'obtenir un matériau de base avec lequel le procédé de recyclage chimique proprement dit peut être alimenté de manière continue et uniforme. Après la granulation, la matière plastique est fondue et homogénéisée dans un procédé d'extrusion. Par la suite, les chaînes de polymères sont décomposées en monomères individuels au cours d'un procédé thermochimique. Les monomères sont ensuite séparés les uns des autres par type et stockés, ce qui permet de les commercialiser en tant que « matière vierge » pour le procédé de fabrication de nouvelles matières plastiques. En résumé, la structure polymère de base des matières plastiques est décomposée en ses composants monomères au cours du recyclage chimique afin de pouvoir produire de nouvelles matières plastiques à partir de ceux-ci. Ce procédé permet le recyclage complet des matières plastiques, créant ainsi une économie circulaire durable.
La granulation avec la presse à filière plate KAHL, une étape importante du procédé
Le procédé de recyclage chimique comprend de nombreuses étapes distinctes qui doivent être exactement coordonnées. Pour que l'ensemble du procédé soit le plus efficace et le plus économique possible, le traitement des déchets plastiques revêt une importance particulière. La presse à filière plate d'AMANDUS KAHL est un composant élémentaire du procédé. En raison de la faible densité apparente des déchets plastiques et des grandes quantités produites, les volumes à traiter sont énormes. La granulation permet d'alimenter en continu et de manière régulière les procédés en aval, notamment l'extrusion. Même le débit de ces étapes du procédé peut être considérablement augmenté grâce à l'augmentation de la densité apparente résultant de la granulation. Il s'agit là d'un facteur important pour assurer la rentabilité du procédé de recyclage chimique.
Le produit est introduit dans la presse en chute libre et sans déflecteurs ni alimentation forcée, ce qui garantit une alimentation en produit sans trouble notamment lorsqu'il s'agit de produits volumineux et non homogènes. Les presses à filière plate sont pourvues de filières ayant un diamètre jusqu'à 1500 mm. Le diamètre des trous de la filière et le diamètre correspondant des granulés peuvent varier entre 4 et 20 mm en fonction des exigences des procédés en aval. La grande chambre de granulation de la presse à filière plate assure une alimentation sûre du produit devant les galets rotatifs. Chacune des presses à granuler est équipée d'un système individuel de dosage de produit, afin que la quantité de produit optimale soit alimentée dans la machine. Grâce à la faible vitesse de la presse à granuler et à la faible vitesse circonférentielle des galets qui en résulte, le produit est désaéré et pressé dans les trous de la filière de manière optimale pendant le procédé de granulation. Ainsi, la durée de vie des roulements est considérablement prolongée ; de plus, le fonctionnement silencieux et pratiquement sans vibrations de la presse réduit considérablement les émissions sonores. Le système hydraulique de la presse avec surveillance et réglage automatique de l'écartement entre galets et filière assure un contrôle optimal du procédé et une qualité optimale de produit en adaptant automatiquement la pression de procédé et l'épaisseur de la couche de produit sur la filière aux éventuelles fluctuations du produit pendant le fonctionnement. En combinaison avec la lubrification intelligente des roulements des galets pendant le fonctionnement, le besoin en maintenance des machines peut être considérablement réduit tout en augmentant leur disponibilité. Leur construction robuste rend les presses à granuler insensibles à l'influence des impuretés qui sont propres aux fractions de déchets hétérogènes. L’assemblage simple de la machine et la bonne accessibilité des éléments de granulation permettent un changement rapide des galets et des filières, ce qui améliore davantage la disponibilité de l'installation. La granulation avec la presse à filière plate AMANDUS KAHL permet d'augmenter jusqu'à 30 fois la densité apparente des fractions de matières plastiques, en fonction du produit d'entrée.
Une longue expérience et la combinaison avec les unités de séchage à bande KAHL garantissent un procédé de granulation stable, sûr et économe en énergie
Les fractions de déchets plastiques, tant industriels que municipaux, comptent parmi les matériaux les plus difficiles à traiter. Notamment dans les fractions issues des déchets municipaux, la composition, la taille ou l'humidité initiale varient en fonction des saisons et des régions. Grâce à sa longue expérience, AMANDUS KAHL est à la hauteur de la tâche et peut répondre à diverses exigences. Depuis le début des années 1980, AMANDUS KAHL fournit des presses à filière plate pour le traitement de fractions de déchets prétriées et préconditionnées dans le but de confectionner ces déchets en différentes qualités spécifiques au client pour les étapes de procédé en aval.
Lors du traitement des déchets plastiques, il convient de focaliser l'attention sur l'humidité. Une teneur en humidité trop élevée et surtout fluctuante rend le procédé instable et est particulièrement problématique pour l'extrusion subséquente. Le pré-séchage du produit d’entrée sur un sécheur à bande d'AMANDUS KAHL permet de réduire et d'homogénéiser l'humidité. Le produit d’entrée est réparti uniformément sur une bande qui le transporte à travers le sécheur à une vitesse réglable. De l'air préchauffé passe alors à travers le produit. Grâce à sa structure modulaire, le sécheur peut être configuré exactement en fonction du débit et de la capacité de séchage souhaités et il peut être élargi sans problème en cas de besoin.
Pour le préconditionnement de l'air de séchage, on peut ici utiliser la chaleur perdue du réacteur thermochimique qui décompose les chaînes de polymères en monomères, leurs composants de base. En conséquence, le séchage ne requiert pas d'énergie supplémentaire, ce qui rend l'ensemble du procédé de recyclage beaucoup plus efficace.
La coopération étroite avec KraussMaffei garantit une solution globale pour le préconditionnement des déchets plastiques
Afin de pouvoir offrir au client une solution globale pour le pré-conditionnement des fractions de déchets à partir du pré-tri et du nettoyage des matières plastiques, AMANDUS KAHL coopère avec le département d’extrusion de KraussMaffei à Hanovre. Par cette étroite coopération, les deux étapes du procédé, à savoir la granulation d'AMANDUS KAHL et l'extrusion de KraussMaffei, sont exactement coordonnées. L'augmentation de la densité apparente facilite la manipulation des matières plastiques et augmente le débit ainsi que la fiabilité du procédé dans l'extrudeur.
KraussMaffei construit actuellement le centre technologique le plus grand et le plus moderne du monde pour l'extrusion des matières plastiques dans sa nouvelle usine à Hanovre-Laatzen. AMANDUS KAHL met à disposition une presse à granuler pour tester et perfectionner la combinaison de presse et d'extrudeur et pour la présenter au client.
(Les droits sur le texte sont détenus par AMANDUS KAHL GmbH & Co. KG/Image ©Petrolle Photography)