L'économie du plastique doit devenir circulaire. Crédit :Fraunhofer UMSCHT
Avec un effectif combiné de près de 300, 000 salariés, le plastique est l'un des principaux secteurs industriels allemands. L'industrie jouit également d'une position forte sur la scène internationale, en grande partie grâce à ses performances de recherche productives. Au salon "K" de cette année, l'événement leader mondial de l'industrie des plastiques, au total, 11 instituts Fraunhofer exposeront des expositions innovantes, concepts durables et efficaces, développements et solutions pour l'industrie des plastiques (16-23 octobre ; stand SC01, salle 7).
Durabilité, l'efficacité et la conservation des ressources sont quelques-uns des sujets clés qui animent le débat social et politique en ce moment, et à juste titre. Dans ce contexte, les projecteurs sont de plus en plus tournés vers les plastiques. Pourtant, la vie quotidienne serait impensable sans les plastiques. De même, c'est un matériau qui est appelé à jouer un rôle clé dans la fabrication et l'industrie futures. Au salon « K » de cette année, qui se déroule sous le slogan « Plastics for Future », les instituts de la Fraunhofer-Gesellschaft présenteront leurs dernières innovations technologiques, qui sont conçues pour contribuer à rendre l'industrie plastique de demain plus durable et plus efficace en termes d'énergie et de ressources. Parmi les sujets abordés sur le stand Fraunhofer figurent les plastiques aux nouvelles propriétés; de nouvelles approches de la production, recyclage et réutilisation des plastiques; et l'optimisation des processus.
Réduire l'utilisation des ressources dans la production
L'objectif des méthodes de production modernes doit être de réduire la consommation de ressources tout en préservant un haut niveau de fonctionnalité du produit. Cela augmente non seulement la rentabilité du produit en question; il contribue également de manière décisive à renforcer la durabilité de la production industrielle et à accroître ainsi son acceptation.
C'est la voie suivie par l'Institut Fraunhofer pour la microstructure des matériaux et des systèmes IMWS avec son développement de structures légères en produits semi-finis organo-sandwich. Fraunhofer IMWS a montré qu'il est possible de produire des structures sandwich thermoplastiques prêtes à l'emploi à la fois économiques et efficaces dans un procédé innovant adapté à la production de masse.
La conception légère est également le domaine dans lequel l'Institut Fraunhofer pour la recherche appliquée sur les polymères IAP présente un nouveau développement. Grâce à un nouveau type de four qui génère des températures jusqu'à 2850 °C, des chercheurs du Fraunhofer IAP ont réussi à produire des fibres de carbone biosourcées à partir de matériaux renouvelables, dont les propriétés surpassent partiellement celles des fibres de carbone conventionnelles. En outre, ce nouveau procédé permet une réduction substantielle des coûts de production.
L'Institut Fraunhofer de recherche sur le bois, Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI présente également une innovation qui préserve les ressources :un bac en plastique écologique et durable pour le transport de petits objets. Les plateaux en polypropylène sont utilisés pour transporter et stocker des millions d'articles chaque jour en gros, commerce de détail et industrie. Les chercheurs de Fraunhofer ont maintenant réussi à remplacer jusqu'à 25 pour cent du polypropylène utilisé dans la fabrication de ces plateaux par des fibres de bois. En outre, les nouvelles barquettes sont non seulement plus durables, mais aussi plus solides et plus légères, pour les mêmes coûts de production.
De nouveaux matériaux développés par l'Institut Fraunhofer de technologie chimique ICT devraient donner un élan significatif au recyclage. Les nouveaux composites PLA auto-renforcés de Fraunhofer ICT ont une résistance mécanique et une rigidité élevées, même à des températures élevées. Et, comme du PLA pur, ils sont entièrement biosourcés et ductiles, facile à recycler et biodégradable industriellement. Par ailleurs, l'énergie consommée lors de la production de PLA - et donc aussi son CO
Du recyclage à l'upcycling
De tous les matériaux, il n'y en a peut-être pas de mieux adapté au recyclage et à la réutilisation que le plastique. Les options ici sont très variées et vont d'un simple recyclage du plastique en tant que matériau, à sa réutilisation dans une certaine forme d'upcycling, à une récupération thermique d'énergie par combustion.
Le pôle d'excellence Fraunhofer Circular Plastics Economy montre comment concevoir, pour les plastiques, une chaîne de recyclage de l'énergie et des matériaux selon des principes circulaires. Le consortium à l'origine du cluster développe des services spécifiques pour, et en partenariat avec, l'industrie du plastique, y compris les biens de consommation associés et les sociétés commerciales ainsi que l'industrie du recyclage.
L'un des principaux défis auxquels l'industrie est confrontée est de savoir comment traiter certains types de déchets plastiques tels que les emballages en aluminium. L'Institut Fraunhofer pour la durabilité structurelle et la fiabilité du système LBF étudie actuellement ce problème. Dans un projet intitulé Up-cyclePET, Les chercheurs de Fraunhofer se sont associés à la société EASICOMP GmbH pour développer des matériaux de haute qualité à partir de déchets plastiques à courte durée de vie pour une utilisation ultérieure dans des applications à longue durée de vie telles que les pièces automobiles légères. À condition que le matériau de base soit utilisé des bouteilles de boisson en polyéthylène téréphtalate (PET).
L'Institut Fraunhofer d'ingénierie interfaciale et de biotechnologie IGB étudie également l'utilisation des déchets comme source de matières premières pour la fabrication. Ces sources comprennent la substance naturelle 3-carène, qui est un constituant de la térébenthine et se présente sous cette forme comme sous-produit dans la production de pâte de cellulose à partir de bois. La pratique courante à ce jour a été de l'éliminer par incinération. Cependant, utilisant de nouveaux procédés catalytiques, des chercheurs de Fraunhofer IGB ont maintenant réussi à convertir le 3-carène en substances pouvant être utilisées comme composants pour les plastiques biosourcés. Ces nouveaux polyamides organiques sont non seulement transparents mais ont également une stabilité thermique élevée, ce qui les rend adaptés à un large éventail d'applications.
Efficacité accrue grâce à des processus innovants
Afin de rendre l'industrie du plastique plus durable et efficace en termes d'énergie et de ressources, diverses autres questions clés doivent être abordées. Il s'agit notamment d'une amélioration des méthodes de traitement existantes et du développement de nouvelles.
L'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie des procédés et l'emballage IVV présente un dispositif intelligent pour tester les emballages pelables. Le Pack Peel Scan est utilisé pour mesurer la force nécessaire pour ouvrir les barquettes en plastique et les emballages en film plastique. Les données enregistrées peuvent alors être directement utilisées pour évaluer la qualité du scellement. En outre, des données spécifiques sur la variation de la force requise lors de l'ouverture de l'emballage peuvent également être appliquées en conjonction avec des méthodes d'apprentissage automatique (IA) afin de prédire les erreurs de processus.
Les systèmes microfluidiques sont utilisés pour transporter, filtrer et mélanger d'infimes quantités de liquide de l'ordre du microlitre et du picolitre. La médecine et la biotechnologie sont des domaines d'application classiques de cette technologie. L'Institut Fraunhofer de technologie laser ILT a perfectionné la production de puces microfluidiques personnalisées au moyen d'un processus basé sur le laser qui offre une gamme d'avantages. Par exemple, il n'est pas nécessaire d'utiliser des absorbants. De plus, un faisceau laser peut être utilisé pour polir individuellement des zones sélectionnées, obtenant ainsi un degré élevé de transparence pour des applications telles que la spectroscopie.
L'Institut Fraunhofer d'optique appliquée et d'ingénierie de précision IOF fait la démonstration d'une technique améliorée pour le dépôt de couche atomique (ALD). C'est un processus de revêtement clé, utilisé, par exemple, pour obtenir des propriétés optiques uniformes sur toute la surface intérieure et extérieure des optiques en plastique.
L'Institut Fraunhofer pour la technologie de fabrication et les matériaux avancés IFAM présente un nouveau développement dans le domaine de la technologie des capteurs. Ce nouveau capteur de reconnaissance gestuelle de Fraunhofer IFAM est composé d'un matériau à base de polymère et utilisé pour contrôler les applications de l'Industrie 4.0. Le capteur est économique et bien adapté à une large gamme d'applications.
SAMMI est un nouveau système développé à l'Institut Fraunhofer de physique des hautes fréquences et de techniques radar FHR. Il est conçu pour scanner des articles sur une bande transporteuse ou une ligne de production et utilise une technologie à haute fréquence pour détecter de minuscules corps étrangers ou dommages. Cela permet une identification rapide et fiable de la contamination dans les aliments emballés, par exemple.
