Jusqu'à maintenant, les pneus usagés ont été principalement utilisés pour récupérer des sources d'énergie :seules de faibles proportions du noir de carbone contenu dans ces pneus sont recyclées, puisque les cendres minérales représentent environ 20 pour cent de son contenu. Un nouveau procédé développé par l'Institut Fraunhofer de physique du bâtiment IBP est capable d'isoler la quasi-totalité de ces cendres, permettant à la fois le noir de carbone et les minéraux de la cendre d'être réutilisés.

Environ trois kilogrammes de noir de carbone, également connu sous le nom de suie industrielle, se trouvent dans un pneu de voiture standard. Voici le problème :pour produire une tonne de noir de carbone, nous avons besoin d'environ 1,5 tonne de ressources fossiles et de grandes quantités d'eau; le processus génère jusqu'à trois tonnes de dioxyde de carbone. Cela aurait tout son sens, alors, recycler le noir de carbone présent dans les pneus usagés. C'est une formidable source de matière première :environ quatre milliards de pneus en fin de vie se sont déjà accumulés dans les décharges, environ 1,8 milliard de plus s'ajoutent à la pile chaque année. Jusqu'à maintenant, nous avons principalement récupéré des huiles, qui sont à leur tour utilisées comme source d'énergie pour les procédés industriels ou comme matière première dans les raffineries, de ces pneus, tout comme du caoutchouc technique. Le noir de carbone récupéré lors du processus de pyrolyse, d'autre part, reste largement inutilisé :Cendres minérales, constitué des additifs - principalement des composés de silicate et des composants de zinc - utilisés pour produire des pneus représente jusqu'à 20 pour cent de ce noir de carbone.

Noir de carbone purifié issu de pneus en fin de vie

Au nom de RCB Nanotechnologies GmbH de Munich, chercheurs du Fraunhofer IBP à Valley, Allemagne, ont développé un procédé de déminéralisation pour libérer le noir de carbone recyclé de sa charge minérale. « Le noir de carbone récupéré ainsi traité est quasiment exempt de résidus minéraux, lui permettant d'être utilisé jusqu'à 100 pour cent pour les flancs des pneus, par exemple. En d'autres termes, il n'est pas nécessaire d'ajouter de noir de carbone primaire. Il peut donc remplacer complètement les matériaux industriels d'origine, " dit le Dr Severin Seifert, Chef de groupe chez Fraunhofer IBP. Pour nous donner une idée :A moins d'être déminéralisé, seulement dix pour cent du noir de carbone recyclé peuvent être ajoutés à la matière première. De plus :Le processus de déminéralisation ne génère pas seulement de la suie industrielle de haute qualité. Les minéraux sont également récupérés avec un haut degré de pureté et peuvent être réutilisés pour des applications industrielles.

Mais comment les chercheurs parviennent-ils à purifier autant que nécessaire le mélange noir de carbone/cendres créé lors du processus de pyrolyse ? "En employant une méthode chimique humide, " explique Christian Kaiser, Chef de projet chez Fraunhofer IBP. « Pour faire simple :nous plaçons le mélange noir de carbone (brut)/cendres avec divers additifs dans un réacteur, mélangez-le avec un fluide et exécutez une courbe de pression et de température définie. Les substances individuelles sont extraites sélectivement du mélange. » Ce qui peut sembler très simple au premier abord est en réalité un processus très complexe :les paramètres et les additifs doivent être réglés de telle sorte qu'un seul minéral particulier, le plus homogène possible, est extrait du mélange à la fois. Par ailleurs, la température et la pression doivent rester à un niveau modéré, afin que le processus soit techniquement réalisable sans aucune limitation majeure. Et il ne faut pas non plus utiliser trop d'additifs. Il est important de garder un œil sur les aspects économiques, le processus ne peut pas devenir trop coûteux. Par conséquent, les chercheurs récupèrent une partie des additifs, fermer le cycle des matériaux ici aussi. Le résultat du processus de déminéralisation :du noir de carbone recyclé de haute pureté destiné à être utilisé dans les pneus et autres produits en caoutchouc, ainsi que des colorants (master batch) pour les applications plastiques, silicates, utilisable dans l'industrie des matériaux de construction ou pour les teintures, par exemple, ainsi que des sels de zinc pour une large gamme d'applications.

Usine industrielle déjà en construction

Une usine pilote avec un volume de réacteur de 200 litres existe déjà et sera en service pour des recherches supplémentaires à Fraunhofer IBP dans la vallée au cours des deux prochaines années. L'objectif est de rendre le noir de carbone récupéré utilisable également pour d'autres applications industrielles. Le procédé de base a déjà été breveté, RCB Nanotechnologies GmbH étant le licencié exclusif. L'entreprise travaille actuellement à la mise à l'échelle du procédé pour une utilisation industrielle :Le hall de production est déjà construit, le volume du réacteur pour une ligne de production devrait être d'environ 4000 litres. Signification :toutes les heures, une ligne de production libérera 400 kilogrammes de noir de carbone recyclé à partir des cendres, soit 2500 tonnes par an. Dans la phase finale d'expansion, l'usine dans son ensemble aura une capacité annuelle d'à peine 30, 000 tonnes.

A plus long terme, l'idée est de passer d'un processus batch à un processus continu. Des parties prenantes potentielles ont déjà manifesté leur intérêt :« Nos partenaires reçoivent désormais plus de demandes d'échantillons que nous ne pouvons en traiter, " dit Kaiser. " En fin de compte, le noir de carbone récupéré ainsi affiné est une première solution crédible et durable pour remplacer les suies industrielles."