Depuis le début des années 50, les humains ont produit plus de 8,3 milliards de tonnes de plastique, soit le poids d'environ un milliard d'éléphants. Environ 60% de ce plastique a fini dans une décharge ou dans l'environnement naturel, selon le Programme des Nations Unies pour l'environnement, mais ce modèle peut commencer à changer à mesure que la technologie de réparation et de recyclage s'accélère.

"À l'échelle mondiale, l'enjeu (pour une économie circulaire) reste de mettre en place des procédés innovants de recyclage des déchets plastiques, " a déclaré Costas Charitidis, professeur à l'Université technique nationale d'Athènes, Grèce.

Le matériel, dérivé de combustibles fossiles, est un élément essentiel de la vie moderne - utilisé dans tout, des emballages alimentaires aux composants des ordinateurs - mais un manque de recyclage et d'élimination appropriée a entaché sa production, utilisation et consommation. Dans le cadre de sa stratégie plastique d'économie circulaire, l'Union européenne s'est engagée à réduire les déchets plastiques et a interdit l'exportation de déchets plastiques non triés vers les pays étrangers.

Mais pour réduire les déchets plastiques, les gouvernements et les entreprises auront besoin de nouvelles technologies pour faire face à la tâche plutôt complexe de recyclage ou de réparation de différents types de plastique.

D'une manière générale, les plastiques sont des matériaux synthétiques et semi-synthétiques constitués de polymères, qui sont de longues chaînes de molécules répétitives, et il existe des milliers de différents types de plastique. Chacun de ces types a des compositions et des caractéristiques différentes et il n'y a pas de méthode unique pour les recycler ou les réutiliser.

« Alors que certains plastiques couramment utilisés sont largement recyclés, les plastiques à usages plus spécialisés ne le sont souvent pas, " a déclaré le professeur Charitidis, qui est coordinateur scientifique d'un projet appelé Repair3D, qui vise à trouver des usages innovants pour les thermoplastiques recyclés et les fibres de carbone valorisées à partir de polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP).

Dans la première étape du projet, les chercheurs ont identifié différents flux de déchets plastiques et CPRF provenant d'industries telles que l'industrie automobile et l'industrie des emballages rigides. De là, ils ont travaillé pour recycler ces matériaux en pastilles ou filaments afin qu'ils puissent être transformés en d'autres produits grâce à la fabrication additive.

impression en 3D

La fabrication additive, également appelée impression 3D, est une technologie qui construit des objets 3D en ajoutant couche sur couche de matériau, le plus souvent en plastique. Le plan directeur du composant est contenu dans un fichier informatique qui peut être partagé ou téléchargé. De plus en plus, les industriels se tournent vers ce mode de production car il leur permet de créer rapidement et parfois à distance des objets complexes et personnalisés.

'L'impression 3D est au cœur de Repair3D, " a déclaré le professeur Charitidis. La prochaine étape du projet consiste à imprégner les plastiques recyclés de fibres de carbone et de diverses nanoparticules pour leur donner des fonctionnalités supplémentaires.

Le projet travaille avec plusieurs grands partenaires industriels dans, par exemple, les secteurs de l'automobile et du sport, pour imprimer en 3D des éléments allant des pièces automobiles aux chaussures de ski, ainsi que l'électronique portable.

En ajoutant différentes nanoparticules, il est possible de rendre les objets imprimés autodétectables, options d'auto-réparation et de recyclage, dit le Dr Tanja Kosanovic Milickovic, un chimiste de l'Université technique nationale d'Athènes qui fait partie du projet. Pour créer des plastiques auto-réparables, par exemple, les chercheurs ajoutent des nanoparticules magnétiques qui, lorsqu'il est exposé à un champ magnétique, peut créer de la chaleur localisée, faire fondre et recoller les polymères cassés.

Cependant, en plus d'utiliser du plastique recyclé pour créer de nouveaux produits, les marchandises résultantes doivent elles-mêmes être recyclables, dit le Dr Milickovic. « Il y a un équilibre entre les propriétés des produits et le recyclage.

A la fin du projet, l'équipe vise à avoir des produits qui peuvent être recyclés et réutilisés plusieurs fois avant qu'ils ne soient finalement démontés et leurs nanoparticules éliminées.

Cependant, le recyclage n'est qu'une partie de la réponse pour réduire les déchets, dit Jon García Armendáriz, un développeur commercial à la société espagnole Plastic Repair System (PRS). PRS se concentre sur la réparation de produits en plastique, comme des palettes et des caisses, plutôt que de les laisser aller à la décharge ou au recyclage.

La société a été initialement créée en 2011 pour réparer les conteneurs de déchets solides municipaux, mais il est vite devenu évident qu'il y avait de nombreuses autres applications pour leur technologie.

Chaque année, environ 400, 000 tonnes de plastique de transport consigné, qui est le plastique dur utilisé dans les palettes ou les boîtes en plastique, est abimé. « Historiquement, les gens jettent de vieux objets et en achètent de nouveaux, " dit Armendariz.

Pour réparer le plastique, Les techniciens PRS préparent la partie cassée de l'objet, injecter un nouveau plastique, et remodeler la section réparée.

Cette option est nettement moins chère que l'achat d'un nouveau produit et plus écologique que le recyclage de l'ensemble de l'objet, dit Armendariz.

Leur processus actuel est un travail difficile, bien que, car chaque article est réparé sur mesure. "C'est l'un des problèmes que nous avons :nous travaillons manuellement, " a-t-il dit. " Nous avons besoin de gens parce que chaque palette qui est cassée est différente, il n'y en a pas deux exactement pareils."

L'équipe travaille actuellement à automatiser le processus pour les conteneurs Euro ou les boîtes KLT. Ces conteneurs gerbables industriels omniprésents étaient à l'origine utilisés par l'industrie automobile allemande, mais s'est rapidement propagé à d'autres industries comme le transport maritime et la fabrication. Cette automatisation permettra à PRS de réparer plus de boîtes rapidement. Actuellement, il en répare environ 10, 000 articles en plastique par mois, dit Armendariz, et l'entreprise estime que son travail a permis d'éviter 7, 114 tonnes de CO 2 émissions en 2019.

Basée en Espagne, l'entreprise possède trois ateliers dans leur pays d'origine et un au Mexique. Il dispose également de 13 autres ateliers en partenariat avec de gros utilisateurs de palettes, à proximité de leurs locaux, pour réduire les frais de transport. Ses plans d'expansion verront PRS s'étendre au reste de l'Europe d'ici 2030.

Il y aura de plus en plus de demandes de réparation et de recyclage du plastique alors que les entreprises et les gouvernements locaux s'efforceront de mettre leurs opérations en conformité avec les nouvelles réglementations de l'Union européenne, à la fois pour réduire les déchets plastiques et pour les maintenir à l'intérieur des frontières du bloc.

Et c'est là que la poursuite des recherches sur les nouvelles méthodes et technologies est cruciale. "Aujourd'hui, le recyclage (des CFRP) coûte très cher, " a déclaré le professeur Charitidis de Repair3D. " Nous avons donc un énorme défi pour rendre le recyclage plus rentable. "