Injection machine

The aim of this article is to explain how the plastic injection machine works, to detail Tri-Haut’s work on it, and to explain why it is a relevant solution for the project.

Operation of the injection moulding machine

This machine is based on a simple principle: the crushed plastic is inserted into a tube. This tube is heated by electrical resistors until the plastic has completely melted. The material is then injected under pressure into a mould to form a plastic object.

Tri-Haut’s work on the injection machine

At the end of 2023, Tri-Haut was looking for a new solution for recycling plastics, having ruled out pyrolysis.

The injection moulding machine quickly proved to be an interesting choice, for a number of reasons :

• Ease of use. The machine is highly intuitive, quick to learn and secure. All these advantages make it one of the simplest Precious Plastic machines.
• Low power consumption. The association’s version of the injection moulding machine consumes 800 W. Given Pangboche’s low electricity availability, this was a key factor in the decision to buy the machine.
• Its economic benefits. The fact that we can produce a large number of figurines in a relatively short space of time, and then sell them, is a major advantage for the economic viability of the waste treatment centre.

The machine was delivered to Kathmandu in the presence of the Tri-Haut team.
From then on, the machine was tested, with a view to drawing up a protocol and recommendations for its use. This work led to the drafting of a report, in which the protocols for use are recorded, and to the production of a few dozen Yak figurines.

The future of the machine and development prospects

The injection machine will play a central role in the operation of the Pangboche waste processing centre.

First of all, the economic model is largely based on income from the sale of objects. For this reason, a second copy of the Yak mould will be produced, to secure production.

We are also looking into the possibility of producing other objects that would be useful to life at Pangboche. These new objects could be used either to welcome tourists to the lodges or for the everyday life of the local people. Consultation with a committee of Pangboche residents is planned, with the aim of expressing their needs for the manufacture of other objects.

Sheetpress

The purpose of this article is to explain how a Sheetpress works and to describe the work that Tri-Haut has carried out on this machine over the last few years.

Machine presentation

It works as follows: plastic chips are inserted into a frame that acts as a mould, then heated and pressurised so that they melt and are forced into the shape of the mould.

Once solidified, the sheets can be bent, cut, assembled, screwed or welded. The result will be useful objects such as chairs, shelves and tables.

Tri-Haut’s work on Sheetpress

By 2022, the second Tri-Haut team wanted to acquire a Sheetpress for its future centre. An Indian company was approached to provide a high-quality, ready-to-use machine. However, after several months of delay and difficulties with the company, it was decided to build the machine in Nepal with the help of Madindra Aryal, a Nepalese engineer, and a Nepalese factory.

In 2024, the objective of the third team was to establish a production protocol for the future use of the machine. A number of tests were carried out to gain a better understanding of the machine’s parameters: heating time and melting temperature, lubrication process and cooling process.

The future of Sheetpress

After more than a month of tests and many repairs to the machine, the protocol for its use was completed. However, the decision was taken to leave the machine in Kathmandu and not to bring it to the future centre in Pangboche.

Why ?

The reasons are twofold:

• The electricity available in the village is very limited – only 12 kW for the whole village, while the machine alone consumes 9 kW.
• the need for extensive maintenance due to the fragility of the machine, which we cannot provide at an altitude of 4,000 m.

For these reasons, it was decided to keep the machine in Kathmandu.

La machine à injection

Cet article vise à expliquer le fonctionnement de la machine à injection plastique, à détailler le travail de Tri-Haut sur celle-ci, et à expliquer pourquoi c’est une solution pertinente pour le projet.

Fonctionnement de la machine à injection

Cette machine repose sur un principe simple : le plastique broyé est inséré dans un tube. Ce tube est chauffé par des résistances électriques, jusqu’à fusion complète du plastique. Ensuite, la matière est injectée sous pression dans un moule, pour former un objet quelconque en plastique.

Le travail de Tri-Haut sur la machine à injection

Fin 2023, Tri-Haut était à la recherche d’une nouvelle solution pour recycler les plastiques, après avoir écarté la pyrolyse.

La machine à injection s’est rapidement révélée intéressante, pour plusieurs raisons:

• Sa facilité d’utilisation. La machine est très intuitive, rapidement prenable en main, et sécurisée. Tous ces avantages en font une des machines Precious Plastic les plus simples.
• Sa faible consommation électrique. La version de la machine à injection que possède l’association consomme 800 W. Dans le contexte de faible disponibilité électrique de Pangboche, cette caractéristique a pesé dans l’achat de la machine.
• Son intérêt économique. Le fait de pouvoir produire de nombreuses figurines dans un temps relativement court, pour ensuite les vendre, est un atout majeur pour la viabilité économique du centre de traitement des déchets.

La réception de la machine a eu lieu à Katmandou, en présence de l’équipe de Tri-Haut.
A partir de ce moment, la machine a été testée, dans l’optique de rédiger un protocole et des recommandations d’utilisation. Ce travail aboutit à la rédaction d’un rapport, dans lequel sont consignés les protocoles d’utilisation, et à la production de quelques dizaines de figurines de Yack.

Le futur de la machine et les perspectives de développement

La machine à injection occupera une place centrale dans le fonctionnement du centre de traitement des déchets de Pangboche. 

Tout d’abord, le modèle économique repose en grande partie sur les recettes des ventes d’objets. C’est pour cette raison qu’un deuxième exemplaire du moule de Yack va être produit, pour sécuriser la production.

Par ailleurs, des réflexions sont en cours pour produire d’autres objets, utiles à la vie à Pangboche. Ces nouveaux objets pourront être utilisés soit pour de l’accueil des touristes dans les lodges ou pour le quotidien des habitants. Une consultation d’un comité d’habitants de Pangboche est prévue, avec pour objectif l’expression de leurs besoins pour la fabrication d’autres objets.

La Sheetpress

Publié le 20/04/2024 par Arthur Bergerot

Cet article a pour but de présenter comment fonctionne une Sheetpress et de présenter le travail effectué par Tri-Haut sur cette machine au cours des dernières années.

Présentation de la machine

Le fonctionnement est le suivant : des copeaux plastiques sont insérés à l’intérieur d’un cadre faisant office de moule, puis sont chauffés et mis sous pression afin d’être fondus et contraint à la forme du moule.

Une fois solidifiées, les plaques peuvent être pliées, coupées, assemblées, vissées ou soudées. Cela afin de créer des objets utiles comme des chaises, des étagères ou encore des tables.

Le travail de Tri-Haut sur la Sheetpress

Dès 2022, la deuxième équipe de Tri-Haut a voulu faire l’acquisition d’une Sheetpress pour son futur centre. C’est pourquoi une entreprise Indienne fut contactée afin d’obtenir une machine qualitative et prête à l’emploi. Cependant après plusieurs mois de retard et de difficultés avec la société, il a été décidé de construire la machine dans une usine de Katmandou, avec l’aide de Madindra Aryal, ingénieur népalais.

En 2024, l’objectif de la troisième équipe a été d’instaurer un protocole de production pour l’utilisation future de la machine. Une batterie de tests a alors été effectué afin de connaître au mieux les paramètres de la machine : temps de chauffe et température de fonte, processus de lubrification ou encore processus de refroidissement.

Avenir de la Sheetpress

Après plus d’un mois de tests et beaucoup de réparations sur la machine, le protocole d’utilisation a été achevé. Cependant la décision a été prise de laisser la machine à Katmandou et non de l’amener dans le futur centre à Pangboche.

Pourquoi ?

Les raisons sont doubles :

• La forte consommation de la machine (9 kW)
• La nécessité d’une maintenance importante dû à sa fragilité (certaines pièces non trouvables au Népal on du être remplacées mais s’avèrent moins robustes)

Publié le 15/08/2022 par Nathan Lioret

Dans ce troisième et dernier article sur la fabrication et le recyclage du plastique, nous allons voir différentes méthodes low-tech de valorisation du plastique. Nous allons voir les méthodes que nous avons croisées au cours de nos recherches pour le projet Tri-Haut pour l’Everest, sans toutefois prétendre donner une liste exhaustive de toutes les méthodes existantes.

Voyons d’abord les étapes préliminaires à la plupart des méthodes de recyclage : le tri, le broyage et le lavage. Pour ce qui est du tri, nous l’avons largement étudié dans l’article précédent, [Le tri du plastique], je vous invite à aller le lire si vous ne l’avez pas encore fait.

Le broyage

Lors de la mise en forme des objets plastiques, la matière première est généralement composée de petites billes homogènes de plastique que l’on vient faire fondre et mettre en forme suivant différents procédés (voir notre article précédent [Le plastique sous toutes ses formes]. Nombre de procédés de recyclage, low-tech ou non, utilisent les mêmes principes de mise en forme. Mais pour cela, il faut que les déchets soient à nouveau transformés en petits éléments homogènes de plastiques : la petite taille des éléments est assurée par l’étape de broyage, réalisée par un broyeur. Voyez plutôt cette vidéo, assez satisfaisante à regarder, d’un broyeur avalant une bouteille plastique pour la recracher en petits copeaux :

Il existe bon nombre de technologies de broyeur, à des échelles très différentes car cette étape est indispensable à tout centre de recyclage, que ce soit un petit centre low-tech comme celui que nous allons construire avec le Tri-Haut, ou un gros centre industriel.

Parmi toutes ces technologies, nous avons choisi celle proposée par la communauté Precious Plastic, une communauté mondiale pour le traitement low-tech du plastique qui nous a beaucoup inspirée comme nous le verrons dans une prochaine partie. Son principe est assez simple, il s’agit de faire tourner deux sets de lames courbes en sens contraire pour aspirer tout en coupant le déchet en petits morceaux.

Il existe des centres spécialisés dans le seul broyage des déchets plastiques, qui vendent ensuite les petits bouts obtenues à des industriels afin qu’ils refassent de nouveaux objets avec. Cela se fait beaucoup pour les plastiques PET (bouteilles plastiques), ceux qui sont les plus recyclés, car leur achat est souvent plus coûteux neuf que recyclé, ce qui n’est pas forcément le cas pour les autres types de plastiques.

Le lavage

Nous l’avons vu dans la section précédente, la plupart des procédés de recyclage nécessitent d’avoir une matière première (faite à partir des déchets plastiques) qui soit des petits morceaux de plastiques homogènes. Le lavage, combiné au tri, assure l’homogénéité du plastique. Il consiste à retirer les éléments ajoutés aux objets (étiquettes, film aluminium…) et à le nettoyer des impuretés (terre, poussière, restes alimentaires…).

A nouveau, différentes technologies existent à toutes les échelles car c’est une étape presque aussi indispensable que le broyage. Il se fait généralement après le broyage afin de pouvoir nettoyer toutes les surfaces (par exemple, l’intérieur d’une bouteille fermée est inaccessible avant broyage).

La première étape consiste à nettoyer les copeaux de plastique, généralement avec de l’eau, soit à la manière d’une machine à laver avec un tambour rotatif, soit en remuant un bac d’eau dans lequel flottent les copeaux. C’est cette deuxième option qu’ont choisi Plastic Odyssey, une organisation luttant contre la pollution plastique dont nous reparlerons plus tard, avec leur bac à lavage. Cette méthode fonctionne bien avec les plastiques légers (PP, PE, PS) qui flottent en surface alors que les impuretés coulent. Elle marche moins bien avec le PET et le PVC qui sont plus lourds que l’eau eux aussi.

Une seconde étape de centrifugation permet de séparer les dernières impuretés ainsi que l’humidité due à la première étape. Pour cela, on utilise une centrifugeuse, aussi bien à l’échelle low-tech qu’à l’échelle industrielle. La centrifugeuse verticale proposée par Plastic Odyssey consiste simplement à faire tourner rapidement un cylindre cerclé d’une trémies suffisamment large pour laisser passer les impuretés et l’eau mais tout de même plus petite que les copeaux de plastique. Ainsi, on obtient du plastique pur, sec et sans saletés, la matière première idéale pour les machines qui suivent.

Precious Plastic

Nous avons déjà parlé de machines Precious Plastic pour le broyage sans toutefois expliquer ce qu’était réellement cette communauté.

Precious Plastic est un projet de recyclage low-tech du plastique, entendez à l’échelle artisanale. Il a été lancé en 2012 par Dave Hakkens et vise à démocratiser le recyclage du plastique en permettant à tout un chacun de mettre sur pied sa propre usine miniature de recyclage. Pour cela, des plans de machines peu onéreuses ainsi que des tutos sur comment les monter et comment les faire fonctionner, ou encore comment gérer différents types d’atelier de recyclage, sont disponibles en open source sur leur site internet (https://preciousplastic.com/index.html). On peut aussi directement acheter les machines auprès de personnes qui en fabriquent, c’est ce que nous avons fait pour notre projet. Au final, l’idée de Precious Plastic est de rassembler des personnes au sein de communautés locales pour le recyclage du plastique.

Parmi les machines proposées par Precious Plastic, on retrouve évidemment le broyeur et la machine de lavage que l’on a vu précédemment, mais aussi quatre machines destinées à la mise en forme du plastique :

• L’extrudeuse permet de transformer le plastique broyé en un fil de la forme du moule placé en sortie. Le principe est assez simple : une vis sans fin chauffe et achemine le plastique broyé jusqu’au moule qui, sous la pression exercée par l’apport continue de matière, vient donner sa forme au plastique, qui refroidit une fois à l’air libre, pour figer sa forme. Partant de ce fil, ou de profilés de différentes formes, on peut le garder tel quel ou l’enrouler sur lui-même à la manière de l’osier. On peut aussi placer un autre moule, fermé celui-ci, en sortie de l’extrudeuse pour créer des poutres, que l’on peut ensuite tordre et assembler (voir la vidéo suivante).

• La presse à feuilles plastiques permet de fabriquer, comme son nom l’indique, des feuilles à partir de plastiques. Il s’agit simplement de comprimer du plastique entre deux plaques, en le chauffant pour qu’il puisse s’agglutiner. On peut ensuite découper ces plaques, les tordre en les faisant chauffer localement à l’aide de moules, et les assembler pour créer des objets, notamment du mobilier ou des contenants.

• La presse à injecter de Precious Plastic est une version miniature de celles utilisées dans l’industrie, tout comme l’extrudeuse d’ailleurs. Elle permet de créer de petits objets en injectant, à l’aide d’une vis sans fin à nouveau, du plastique chauffé dans un moule. Le plastique va alors prendre la forme du moule et donner l’objet désiré une fois refroidi.

• La machine de compression ressemble un peu à la presse à feuilles. Il s’agit de remplir un moule composé de deux parties (bas et haut) de copeaux de plastiques et de mettre le tout dans un four entre deux plaques qui vont venir comprimer l’ensemble afin que le plastique prenne la forme du moule une fois refroidi.

Le principal problème des machines Precious Plastic est leur incapacité à traiter le plastique PET, qui est très capricieux du fait d’un intervalle de température de fusion très précis comparé aux autres plastiques, et d’une tendance à s’effriter lorsqu’on le refroidit. Seule la presse à injecter peut éventuellement être utilisée avec du PET, pour de tout petits objets. C’est avec du PP et du PE que les machines Precious Plastic marchent le mieux.

En combinant l’utilisation de ces machines, on peut créer une infinité d’objets en plastique : table, toupie, porte-clé, chaise, panier, caisses, briques, « œuvres »…

Plastic Odyssey

Plastic Odyssey est une organisation d’origine marseillaise qui lutte contre la pollution plastique en mer. Pour cela, elle cherche à agir en amont, c’est-à-dire directement auprès des populations qui produisent ces déchets plastiques, pour les inciter et les aider à fabriquer leurs propres machines de recyclage low-tech. Ils travaillent aussi avec les populations pour trouver des solutions afin de réduire leur consommation de plastique, notamment en ce qui concerne tous les plastiques à usage unique.

On peut trouver sur leur site (https://plasticodyssey.org/), de la même manière que pour Precious Plastic, tout un ensemble de machines low-tech en open source. Parmi elles, on retrouve à nouveau un broyeur et un bac de lavage, mais aussi une extrudeuse, une presse hydraulique, un four à plaques, un compacteur et une pyrolyse.

• L’extrudeuse de Plastic Odyssey fonctionne globalement de la même manière que celle de Precious Plastic bien qu’elle soit beaucoup plus puissante (environ 5 kW pour l’extrudeuse pro de Precious Plastic contre un peu moins de 50 kW pour celle de Plastic Odyssey), mais donc aussi plus cher, plus lourde, plus volumineuse… Un barillet est aussi proposé par Plastic Odyssey, c’est un support pour les moules permettant de réaliser des profilés de tailles et sections diverses, il permet d’optimiser l’utilisation de ces moules en évitant d’avoir à arrêter l’extrudeuse à chaque changement de moule (mais simplement à tourner le barillet), contrairement à l’extrudeuse Precious Plastic.

• Le four à plaques de Plastic Odyssey permet de créer des plaques à partir de copeaux de plastique. Il s’agit simplement de faire chauffer le plastique dans un moule en forme de plaque. Mais contrairement à la presse à feuilles de Precious Plastic, ici les plaques ne sont pas comprimées. Si on veut obtenir des plaques lisses et compactes, il faut les placer encore chaudes dans la presse hydraulique que nous verrons juste après. Avec la technologie de Plastic Odyssey, il faut donc deux machines pour faire ce que fait Precious Plastic avec une unique machine. Mais la presse hydraulique peut être utilisée différemment aussi, comme nous allons le voir juste après.

• La presse hydraulique permet déjà d’améliorer grandement la qualité des plaques produites par le four à plaques, comme nous l’avons vu. Mais son champ d’application est bien plus large que simplement créer des plaques plates. L’intérêt majeur de la presse hydraulique apparaît lorsque l’on place un moule (en deux parties : fixe et mobile) entre les deux plateaux et que l’on vient mettre de la matière entre ces deux parties du moule. Soit de la matière sortant de l’extrudeuse, soit une plaque sortant du four à plaques, dans tous les cas elle doit être encore chaude et malléable. En exerçant ensuite une forte pression homogène sur le moule, grâce à des vérins hydrauliques, on force la matière à se répartir dans toute l’empreinte du moule. On obtient ainsi, une fois refroidis, des objets très divers selon les moules choisies. Cela s’apparente à la machine à compression de Precious Plastic, mais sans chauffage.

• Le compacteur ne permet pas de recycler le plastique, il permet simplement de compacter les déchets en des balles compactes afin qu’ils prennent nettement moins de place si on veut les transporter ou simplement les stocker. On réduit ainsi considérablement le volume occupé par les déchets, mais il devient alors plus difficile de les séparer pour les trier car ils sont emmêlés dans la balle.

• Nous parlerons plus en détail de la pyrolyse dans une prochaine section, et plus encore dans notre article [La pyrolyse]

Polyfloss Factory

Polyfloss Factory est une petite entreprise britannique, initialement créée par des étudiants londoniens, qui fabrique une machine permettant de transformer les plastiques PP et PET en laine isolante pour les bâtiments et les vêtements (doudoune, duvet…).

Cette machine présente de grands intérêts pour le recyclage low-tech du plastique. Il s’agit déjà de la seule machine permettant de recycler facilement et efficacement les plastiques PET, qui sont très difficiles à traiter avec des machines Precious Plastic et Plastic Odyssey du fait de leur température de fusion très précise et de leur tendance à s’effriter au refroidissement. Elle est toutefois optimisée pour le traitement du PP. De plus, elle permet de traiter des quantités assez importantes de plastique (10 kg/heure) et ce en continue, il suffit de l’alimenter en plastique. Elle consomme relativement peu d’électricité (600 W, contre 5 kW pour une extrudeuse Precious Plastic par exemple). Enfin, elle est facile à utiliser et à maintenir.

Au vu de ses nombreux avantages, il est évident qu’une telle machine sera présente dans notre centre de tri au pied de l’Everest !

Art

Ce n’est pas une méthode de recyclage low-tech à proprement dite mais c’est intéressant de voir ce que certaines personnes arrivent à créer comme œuvres d’art à partir de simples déchets plastiques récoltés dans des décharges comme on en trouve tellement au Népal, et dans bien d’autres pays du monde malheureusement.

Le meilleur exemple pour cela est le projet Sagarmatha Next, qui se situe dans la même vallée que notre projet, un peu en contrebas. Je vous laisse aller y jeter un œil si cela vous intéresse : https://www.sagarmathanext.com/.

La pyrolyse

Avec la pyrolyse, nous rentrons dans les méthodes un peu plus éloignées du recyclage à proprement dit, mais qui permettent tout de même une valorisation certaine des déchets. Il permet de traiter les déchets qui sont désormais difficilement recyclables (trop sales, trop mélangés, déjà recyclés plusieurs fois…).

Nous avons vu dans le premier article de cette série de trois articles sur le plastique, [Le plastique sous toutes ses formes], que les matières plastiques sont en fait un assemblage de molécules d’hydrocarbures mises bout à bout pour former une longue chaîne, à savoir des polymères. L’idée de la pyrolyse est d’effectuer le processus inverse : en chauffant le plastique en absence d’oxygène, à plus de 450 °C, la plastique s’évapore et ses liaisons se brisent : une partie se condense en fioul, une autre partie reste sous forme gazeuse, et une dernière petite partie forme du wax, une substance solide dont on ne sait pas encore quoi faire.

Il est fréquent d’effectuer plusieurs fois d’affilée le processus de pyrolyse (chauffage et condensation) au moyen de plusieurs condenseurs (3 dans le cas de notre prototype) afin d’améliorer la qualité du fioul. Le gaz produit peut être utilisé afin de chauffer les chambres de combustion. Dans notre cas, comme l’électricité ne devrait pas être un problème du fait de la construction prochaine d’une centrale hydroélectrique dans la vallée, nous cherchons à récupérer ce gaz pour permettre aux habitants de se chauffer notamment. Nos recherches continuent sur ce point, et sur le wax également.

L’avantage de la pyrolyse est qu’elle nécessite une phase de pré-traitement moins importante que pour les machines de recyclage : si le broyage en amont est très recommandé, le lavage n’est pas indispensable, bien qu’il permette d’améliorer les résultats obtenus, comme le montrent nos expériences sur le prototype. C’est un processus très efficace pour les plastiques PP et PE mais qui ne fonctionne pas très bien avec d’autres plastiques comme le PET…

S’agissant d’une technologie qui n’est pas encore tout-à-fait mûre, du fait d’une industrialisation difficile et du faible prix du pétrole, nous effectuons beaucoup de recherches et d’expériences sur la pyrolyse.

Si vous souhaitez en savoir plus, nous avions écrit l’année dernière un article dédié à ce procédé sur notre site, [La pyrolyse]. Nous le mettrons à jour au fur-et-à-mesure de nos avancées.

L’incinération

L’incinération n’est pas non plus une méthode de recyclage à proprement dite, mais il peut permettre de valoriser énergétiquement les déchets plastiques en récupérant la chaleur produite, soit directement en injectant la chaleur dans un réseau de chaleur, soit en la transformant en électricité.

Nous n’allons pas nous attarder sur cette technologie largement répandue car nous l’avions déjà fait dans un précédent article, [L’incinérateur], quand nous projetions encore d’installer un incinérateur dans la vallée.

Publié le 08/08/2022 par Nathan Lioret

Dans l’article précédent, nous vous présentions assez brièvement comment sont fabriqués les matières plastiques, qui constituent l’essentiel des déchets que nous allons traiter au Népal. Si les termes de polymère, thermoplastiques, thermodurcissables, injection, extrusion, rotomoulage… ne vous sont pas familiers, je vous invite à aller lire notre précédent article [Le plastique sous toutes ses formes].

Avant de commencer à recycler les plastiques, ce qui sera l’objet du prochain article, il nous faut les trier selon leur type car chaque type de plastique a des propriétés spécifiques qui ne permettent bien souvent pas de mélanger plusieurs types de plastiques dans un même processus de recyclage. On peut déjà penser à l’importance de distinguer les thermoplastiques des thermodurcissables : l’un peut être refondu indéfiniment et est ainsi très propice au recyclage, tandis que l’autre est figé à jamais après sa création ce qui le rend très difficile à recycler. Nous verrons aussi qu’il est très important de bien distinguer les 7 catégories de thermoplastiques, certaines plus que d’autres, du fait notamment d’une température de fusion différente d’une catégorie à une autre. Nous rentrons dans le vif du sujet.

Thermoplastique ou thermodurcissable ?

Un premier tri doit être effectué entre ces deux types de plastiques extrêmement différents que l’on ne peut jamais mélanger au sein d’un même processus de recyclage. Heureusement, il est facile de les différencier, au moyen de l’une ou l’autre des deux méthodes suivantes.

La première, la plus logique, consiste à chauffer le plastique pour voir comment il réagit : les thermoplastiques fondent (passage de solide à liquide) alors que les thermodurcissables brûlent, ils noircissent sans changer d’état.

La seconde méthode consiste à rayer la surface du plastique. Lorsque l’on raye la surface d’un plastique thermodurcissable, des particules apparaissent, elles se déposent sur le doigt quand on le passe sur la rayure. Ce n’est pas le cas pour les thermoplastiques. [1]

PET, PE, PP, PS…

Maintenant que nous avons séparé les thermoplastiques des thermodurcissables, nous allons séparer les thermoplastiques selon leur type. Nous ne nous intéresserons pas au tri des thermodurcissables car il est très peu développé. En effet, il est impossible de les recycler et ils finissent généralement incinérés ou mis en décharges, il n’est donc pas nécessaire de les trier…

Le tri des thermoplastiques est une tâche assez complexe qui peut être abordée sous différents angles, nous allons voir les principales méthodes existantes, leurs avantages et leurs inconvénients et enfin lesquelles vont être utilisées pour notre projet.

Tri manuel

La méthode demandant le moins de technologie est le tri manuel, “à la main”, effectué par un être humain qui va reconnaître, selon sa couleur, sa texture, sa forme, ses éléments ajoutés (étiquettes, sigle de recyclage…), de quel type de plastique il s’agit. Ce travail peut être largement facilité, en Europe surtout, par l’apparition de sigles désignant de quel type de plastique il s’agit. Cette méthode repose essentiellement sur l’expérience de la personne qui effectue le tri, elle peut être très rapide si plusieurs personnes s’y mettent, mais il arrive parfois que deux produits de plastiques différents aient la même apparence et la même texture. Les erreurs sont donc assez fréquentes avec ce type de tri.

Pour voir de quels plastiques sont généralement faits les objets les plus communs, je vous invite à retourner voir notre article précédent [Le plastique sous toutes ses formes] où les utilisations classiques de chaque type de plastique sont détaillées dans la partie “Tous les mêmes plastiques ?”. 

La méthode du tri manuel, peu onéreuse et peu énergivore, est la méthode que nous utiliserons le plus dans le cadre du projet Tri-Haut pour l’Everest.

Tri par flottaison

Une seconde méthode très utilisée est la méthode du tri par flottaison. Il se trouve que la densité des plastiques diffère d’un type de plastique à un autre. L’idée du tri par flottaison est d’exploiter cette propriété pour, à l’aide de cuves successives remplies de différents liquides, séparer les différents types de plastique. En effet, les plastiques les plus lourds vont couler tandis que les plus légers vont flotter, on peut alors facilement les séparer.

Pour que cette méthode soit efficace, il faut que la différence de masse volumique entre les matières à séparer soit au minimum de 0.2 g/cm3, pour pouvoir notamment négliger l’effet des additifs sur la masse volumique. On voit donc qu’il sera difficile de séparer précisément le PE du PP et du PS par exemple. Cette méthode est en revanche largement utilisée pour séparer le PET des autres plastiques (excepté le PVC), simplement avec de l’eau. D’autres séparations, plus ou moins précises, peuvent être effectuées au moyen d’autres liquides mais nous n’allons pas nous y attarder plus.

Tri densimétrique

Il existe d’autres méthodes de tri densimétrique, qui se fondent sur le comportement mécanique d’un solide dans un fluide (liquide, gazeux ou supercritique) selon sa forme, sa masse volumique et sa surface de contact avec le fluide. Le plastique broyé est envoyé dans un flux (horizontal, ascendant, centrifuge…) afin d’être séparé. Quelques exemples de procédés utilisant cette méthode sont donnés ci-dessous :

Méthodes du Air Knife (haut gauche), du Zig Zag (droite), du Cyclone (bas gauche) et de la table densimétrique à lit fluidisé (bas) [2]

Brûlage

Une autre méthode assez simple à mettre en œuvre est la méthode du tri par brûlage. Elle consiste simplement à brûler un morceau du plastique à trier afin d’en déterminer la composition selon les propriétés de la flamme (couleur, volume, allure). Cette méthode présente des risques puisque certains types de plastique relâchent des fumées toxiques lorsqu’on les brûle (PET, PVC et PS notamment). En plus de ce risque, cette méthode est très difficilement industrialisable et moins efficace que d’autres méthodes plus faciles à mettre en œuvre à l’échelle industrielle, elle n’est donc pas utilisée dans l’industrie. Elle peut toutefois être utilisée occasionnellement dans des situations de tri avec des machines low-tech, surtout pour lever un doute lors du tri manuel des plastiques. C’est dans cette seconde situation que nous nous trouvons avec le projet Tri-Haut.

Tri optique

Voyons maintenant les méthodes de tri optique, on peut les distinguer en deux catégories : le tri optique en amont du broyage et le tri optique en aval du broyage. 

Le premier type de tri optique consiste à observer la forme, la taille et la couleur des déchets en arrivage, pas encore broyés, pour essayer de déterminer leur type, exactement comme le ferait un être humain. Ces technologies se sont développées ces dernières années avec l’essor de l’intelligence artificielle.

Le second s’effectue après le broyage, généralement par spectroscopie Infrarouge (détection des vibrations de certaines liaisons chimiques à des fréquences caractéristiques) même si d’autres méthodes existent. Notamment la pyrolyse Infrarouge qui consiste à analyser par spectroscopie Infrarouge non pas la matière solide directement mais les gazs émis lors de la pyrolyse (combustion sans oxygène) de cette matière plastique à l’aide d’un laser. Mais encore la spectroscopie Raman et dans le visible (même principe que dans l’Infrarouge mais pour différentes liaisons chimiques), la fluorescence X (détection d’atomes pouvant se fluorescer), l’analyse par ultrasons (mesure de l’atténuation des ultrasons sur une plage de fréquence donnée)… Chaque type de plastique présente des réponses différentes à chacune de ces sollicitations. Ce n’est pourtant pas toujours si facile de les différencier, une fois de plus à cause des différents additifs que l’on retrouve très souvent dans les plastiques et qui affectent les propriétés du matériau et donc sa réponse aux sollicitations optiques (mais aussi mécaniques, électriques…). [2]

Tri électrostatique

Enfin, après les méthodes de tri manuel, de tri densimétrique (flottaison, flux d’air ou d’eau…) et de tri optique (brûlage, en amont, en aval), des méthodes de tri utilisant les propriétés électriques particulières de chaque type de plastique existent. Pour exploiter ces propriétés, il faut charge les particules de plastique, plusieurs façons de le faire existent : par triboélectricité (frottement intensif de particules différentes entre elles, à la manière d’un ballon de baudruche avec les cheveux), par induction conductive (mise en contact d’une surface chargée avec les particules non chargées du plastique) ou par bombardement ionique (l’inverse de l’induction conductive : le plastique est chargé mais la surface fixe ne l’est pas). Ensuite, si la taille des éléments plastiques est suffisamment petite pour que les forces électrostatiques soient supérieures aux forces de gravité et d’inertie, qu’ils soient secs et de granulométrie homogène, alors on peut trier les plastiques entre eux par cette méthode. [2]

Tri par dissolution sélective

La dernière méthode présentée ici est la méthode de tri dite de dissolution sélective. Elle consiste à placer le mélange de plastique que l’on cherche à trier dans différents solvants à des températures spécifiques, dans lesquels certains types de plastique vont se dissoudre et pas d’autres, pour mettre en évidence les types de plastique présents dans le mélange. En appliquant successivement cette méthode jusqu’à dissolution complète du mélange, on détermine quels plastiques sont présents.

On peut aussi faire mention du tri magnétique, qui ne permet pas directement de trier les plastiques entre eux, mais qui permet tout de même de retirer les éléments métalliques des déchets. C’est une méthode qui agit en amont du tri proprement dit et qui est très utilisée industriellement.

Maintenant que nous avons vu les principaux types de plastique et les différentes méthodes utilisées pour les séparer, on peut désormais s’intéresser au recyclage en lui-même, et comment l’appliquer à des petites échelles comme c’est le cas pour le projet Tri-Haut.

Sources

[1] https://www.paprec.com/fr/comprendre-le-recyclage/tout-savoir-sur-les-matieres-recyclables/plastiques/le-tri-du-plastique/ 

[2] RECORD, Etat de l’art concernant les méthodes de tri des matières plastiques, 1998, 223 p, n°96-0901/1A.

[3] https://www.boedeker.com/Technical-Resources/Technical-Library/Plastic-Identification

Publié le 31/06/2022 par Nathan Lioret

Dans cet article, nous allons voir plus précisément ce qu’est le plastique, comment on le fabrique et sous quelles formes on le retrouve le plus couramment. En effet, notre projet porte essentiellement sur le recyclage des déchets plastiques, et ce recyclage ne s’effectue pas de la même manière selon le type de plastique auquel on fait affaire. C’est pourquoi il était capital pour nous de nous renseigner sur les plastiques les plus courants et comment les reconnaître.

C’est quoi un plastique ?

Avant tout, comment fait-on pour obtenir ce matériau indispensable à nos sociétés modernes ? On désigne par “matières plastiques” les polymères, un ensemble ordonné de monomères obtenus par le craquage (chauffage puis refroidissement brutal) du naphta, un liquide issu du raffinage du pétrole. Ces monomères sont ensuite rassemblés pour former des chaînes macromoléculaires, c’est-à-dire des molécules d’une taille suffisante pour être visible à l’œil nu, il s’agit d’un polymère, qui se présente généralement sous la forme d’une bille (granulé) que l’on va pouvoir mettre en forme ensuite. Cette polymérisation s’effectue au moyen d’additifs (réactifs et catalyseurs) ainsi qu’en agissant sur la température et la pression appliquées aux monomères. [1] Vient ensuite la dernière étape, la mise en forme, qui consiste à transformer ces billes de plastiques en objets. Pour cela, de très nombreuses méthodes existent, pour n’en citer que les principales, voici quelques exemples [2] :

• Le moulage par injection : les billes de plastique sont ramollies en étant chauffées avant d’être envoyées sous pression dans un moule fermé au moyen d’une presse à injecter. Ce moule donne la forme de la pièce que l’on va obtenir une fois refroidie. Ce procédé est utilisé pour des objets de toutes tailles, du bouchon de bouteille plastique à la table de jardin.

• L’injection-soufflage : en combinant le principe d’injection avec un jet d’air permettant de venir plaquer le plastique injecté contre les parois du moule, on obtient les bouteilles plastiques que l’on connaît que trop bien. C’est le principe de l’injection-soufflage

• L’extrusion : consiste à compresser la matière amollie au travers d’un moule (une filière) qui lui donnera la forme souhaitée que ce soit un simple fil, un tube creux (tuyaux en PVC), des formes complexes… On peut comparer cette méthode à celle utilisée pour faire des churros. Des variantes existent, comme l’extrusion-soufflage et l’extrusion-gonflage.

• Le rotomoulage : consiste à faire tourner un moule rempli de plastique liquéfié sur lui-même, puis de le refroidir pour obtenir la forme souhaitée.

• Le thermoformage : on ramollit une plaque de plastique (qui est mise en bobine si l’épaisseur est faible, c’est le plus courant) en la faisant chauffer avant de la comprimer entre deux moules qui lui donne sa forme finale.

• Le laminage : permet d’obtenir des plaques ou du film plastique en faisant passer la matière entre deux cylindres rotatifs plus ou moins écartés (laminoirs).

Tous les mêmes plastiques ?

Ça serait bien trop simple ! 

On peut déjà commencer par différencier les plastiques en 2 grandes catégories : les thermoplastiques et les thermodurcissables. Les thermoplastiques peuvent être refondus indéfiniment ce qui en fait des plastiques très adaptés au recyclage contrairement aux thermodurcissables qui eux ne peuvent pas être refondus et sont très difficiles, voir impossible à recycler [3]. Heureusement, 80% du plastique produit dans le monde est du thermoplastique. Aussi, les méthodes décrites plus haut pour la mise en forme du plastique concernent essentiellement les thermoplastiques, les thermodurcissables étant fabriqués avec des méthodes plus complexes.

Les thermoplastiques sont à nouveau subdivisés en 7 grandes familles, dont les propriétés diffèrent et qui ne se recyclent pas de la même manière, comme nous le verrons dans un prochain article [4,5] :

Le traitement du plastique dans le monde

Publié le 01/12/2021 par Valentin GIRARD

Dans notre article précédent, Valentin vous présentait l’incinération, un procédé de gestion des déchets technique permettant de traiter les déchets n’étant pas valorisables par les autres moyens de recyclage ou récupération.

Trouver des solutions pour faire face à l’accumulation de déchets plastiques devient primordial. On estime que 8 millions de tonnes de plastique finissent dans l’océan chaque année, ce qui le conduit aujourd’hui à en contenir 150 millions de tonnes. Ça ne fait pas très beau pour les vacances à la plage me direz-vous ? Le problème n’est pas là. Il va beaucoup plus loin : le plastique se décompose en petites particules appelées « microplastiques ». Ces microplastiques sont toxiques. Cela provoque d’une part une contamination de réserves en eau potable en amont de l’océan. Ensuite, les organismes vivants dans l’océan sont victimes de cette contamination. L’appauvrissement de la biodiversité marine qui en résulte provoque des déséquilibres, ce qui provoque un effondrement de la biomasse marine. Cet effondrement a aussi un impact direct sur les territoires continentaux, pour beaucoup de raisons liées aux mécanismes écosystémiques globaux. Pour n’en citer qu’une : l’effet sur le plancton. 70% des gaz à effet de serre absorbés finissent dans l’océan grâce au plancton. Si sa biomasse s’effondre, la quantité de gaz à effet de serre absorbée chuterait drastiquement, provoquant ainsi une accélération du réchauffement climatique, dont nous connaissons déjà quelques conséquences désastreuses (catastrophes naturelles plus régulières et intenses, élévation du niveau de la mer et j’en passe).

En espérant vous avoir convaincu que le plastique n’est pas une bonne chose pour la planète (et en espérant vous avoir donné quelques nouveaux arguments pour convaincre les sceptiques de votre entourage), laissez-moi maintenant dresser avec vous le bilan de ce qui se fait actuellement en terme de traitement des déchets plastiques à l’échelle planétaire, tout en vous expliquant comment notre projet au Népal se positionne dans ce spectre de solutions.

Les méthodes pour lutter contre la pollution plastique peuvent être divisées en 5 grandes parties, classées sur la figure ci-dessus, de la « pire » à la « meilleure ». Je vous propose d’analyser avec moi chacune de ces méthodes dans l’ordre cité.

1- L’enfouissement / Le brûlage / L’Accumulation

Principe : Le principe de cette méthode est de se débarrasser de ces déchets soit en les entassant, soit en les enfouissant, soit en les brûlant. Pour l’accumulation, on parle de décharge à ciel ouvert. Celle-ci se fait souvent à proximité du site de consommation, mais il faut savoir que beaucoup de pays du nord (dont la France !!) exportent leurs déchets dans les pays du sud, en Afrique ou en Asie, pour les mettre en décharge. L’enfouissement, quant à lui, peut parfois être encadré avec des gros moyens, par exemple les déchets nucléaires qui sont enfouis dans des structures en béton assez conséquentes (on sort un peu du cadre du plastique mais ça peut aussi exister pour ce type de déchets). Il peut aussi s’agir d’un simple trou creusé et recouvert. Enfin pour le brûlage, le but premier est de réduire drastiquement le volume de déchets par leur incinération.

Échelle géographique : Ces méthodes ont malheureusement la particularité d’être les plus répandues. Elles sont appliquées largement dans les pays du sud, mais pas uniquement (coucou la Chine). La majorité des plastiques sont enfouis ou brûlés à petite échelle (foyer, quartier, voire petit village). Pour la grande échelle, on retrouve le plus souvent de grandes décharges, ou de l’enfouissement de grande échelle.

Avantages : Ces méthodes n’ont pas beaucoup d’avantages écologiques, l’avantage est économique et logistique. En effet, il est très facile de pratiquer ces méthodes, et cela reste moins coûteux que le recyclage par exemple.

• Le brûlage à ciel ouvert entraîne d’une part une conversion du plastique en eau mais aussi en CO2 qui est un gaz à effet de serre, mais a aussi la fâcheuse tendance à produire des Nox, furanes et autres dioxines qui sont des gaz très toxiques. Tous les additifs et substances contenues dans le plastiques sont aussi libérées dans l’air (Mercure et arsenic pour ne citer qu’eux). On a donc à la fois une amplification de l’effet de serre et des conséquences sanitaires désastreuses (1 décès sur 5 dans le monde serait dû à la pollution de l’air selon une étude proposée par Harvard).

• L’enfouissement et l’accumulation permettent au plastique de se dégrader en microplastiques et de contaminer les sols et les océans avec les conséquences vues en introduction. Une autre conséquence non évoquée en introduction est la contamination des sols et des eaux par les additifs contenus dans le plastique (cf la partie sur le brûlage).

Commentaire : Dans certaines régions du monde comme le Népal, une méthode aussi très répandue est de jeter ses déchets dans la nature, mais pas dans une décharge sauvage (directement dans le torrent par exemple). Cette pratique est encore pire car la dégradation du plastique se fait alors plus rapidement et de façon moins contrôlée.

Un facteur influent sur la grande utilisation de ces méthodes (en plus de son coût faible et de sa simplicité), est la sensibilisation. En prenant de nouveau l’exemple du Népal, nous sommes passés dans certains villages où les habitants n’ont pas vraiment conscience des conséquences citées plus haut. Ces personnes, de mon point de vue, adapteraient volontiers leurs pratiques si des campagnes de sensibilisation étaient mises en place (et aussi quelques moyens rudimentaires apportés).

Lien avec le projet : Dans la région du Khumbu, la pratique la plus courante est d’accumuler des déchets dans des fosses (80 fosses dans cette vallée), et ensuite de brûler les déchets au kérosène. C’est cette pratique que nous essayons d’éradiquer avec notre projet.

2– La valorisation énergétique

Principe : Le but de cette pratique est de transformer les déchets en énergie pour une utilisation utile. La méthode la plus répandue pour cette catégorie est l’incinération de déchets. Le but est alors de produire de l’énergie thermique : c’est-à-dire de l’eau chaude ou de la vapeur d’eau. Mais il existe aussi d’autres méthodes, pour produire de l’électricité par exemple. La méthanisation (applicable aux déchets biodégradables, pas au plastique) ou la pyrolyse permettent de produire respectivement du biogaz et du fioul. Ces deux méthodes peuvent être classées comme à cheval entre la valorisation énergétique et le recyclage.

Échelle géographique : La valorisation énergétique est extrêmement répandue dans les pays développés, notamment avec l’incinération. Quand nos poubelles sont ramassées, on en envoie une bonne partie à l’usine d’incinération, qui alimente généralement un quartier en chauffage. La méthanisation commence aussi à se développer à plus grande échelle, mais reste assez minoritaire. Quant aux méthodes de production d’électricité ou de fioul, elles n’existent pour l’instant qu’à l’échelle expérimentale.

Avantages : L’avantage principal est que cette méthode permet de voir le plastique non plus comme un fardeau mais comme une ressource, et cela motive à mieux gérer les déchets à l’échelle locale. On crée une richesse avec des déchets, donc des emplois, de l’énergie, en bref du développement économique et social. De plus, ces infrastructures ont souvent besoin d’être à échelle assez grosse (au moins un quartier) pour être rentables. Cela oblige à de gros investissements. Point négatif ? Peut-être pas si on considère que ces gros investissements sont faits par des acteurs influents qui prendront soin de mettre en place de bonnes mesures de sécurité pour ces machines (je pense aux filtres anti-pollution notamment).

Inconvénients : Que ce soit de l’incinération, du biogaz, du fioul, il y a toujours quelque chose qui brûle. Cela produit du CO2 qui est un gaz à effet de serre. On retrouve un inconvénient vu plus haut. Cependant, cela évite souvent de brûler une énergie fossile annexe. Par exemple, le fioul produit par la pyrolyse remplace celui qu’on aurait acheté autrement. Ou alors le chauffage produit par l’incinération évite de brûler du bois ou du fioul pour chauffer son logement, … 

Enfin, puisque ces infrastructures sont à grande échelle, elles sont onéreuses et demandent de grands moyens logistiques et financiers pour leur utilisation et pour le ramassage des déchets, et cela empêche son développement dans les pays du sud.

Commentaire : Un enjeu de notre siècle est de développer ces méthodes de traitement de déchets (ainsi que le recyclage) dans les pays du sud pour les déchets non recyclables, car bien qu’elles restent basses dans l’échelle qualitative, elles représentent un écart de développement très important par rapport aux méthodes de brûlage, d’enfouissement et d’accumulation.

D’autres méthodes de valorisation énergétique existent, mais restent à échelle expérimentale. Il en ira de même pour le recyclage.

Lien avec le projet : une des deux machines que nous allons apporter à la région du Khumbu est un système de pyrolyse. Cette solution est particulièrement adaptée à cette région car elle permet de traiter une quantité de plastique adaptée à la production de déchets, et apporte une valeur ajoutée aux habitants, qui doivent à l’heure actuelle importer leur fioul en hélicoptère depuis la capitale (dans cette région, on utilise beaucoup de kérosène pour le chauffage et la cuisine). Cela permet d’éviter de nombreux vols d’hélicoptère : un plus pour la planète et pour la facture des villageois.

3- Le recyclage

Principe : On a tous une idée plus ou moins claire de ce qu’il s’agit. Selon le Larousse : « Ensemble des techniques ayant pour objectif de récupérer des déchets et de les réintroduire dans le cycle de production dont ils sont issus ». Pour le plastique, les méthodes les plus répandues se basent sur le principe suivant :

Ces méthodes sont souvent économiquement viables à grande échelle, mais certaines initiatives arrivent à faire de plus petites machines pour des utilisations plus locales, par exemple Precious Plastic. 

Commentaire : Le plastique n’est pas recyclable à l’infini… Une grande partie est perdue car le processus de recyclage fait perdre au plastique ses propriétés utiles.

En dehors du plastique, le recyclage marche pour le papier et carton, le verre (qui se recycle très bien), les métaux, les déchets électroniques, et même les déchets verts si on considère le compost comme du recyclage (valorisation en engrais). Il existe là aussi des initiatives à échelle plus réduite, comme l’entreprise Fabrick qui propose des briques d’isolation thermique à base de vêtements.

Échelle géographique : Encore une fois, le recyclage reste marginal dans les pays du sud par manque de moyens, mais est très répandu dans les pays du nord.

Avantages : Ici, on ne produit pas (beaucoup) de gaz à effet de serre, et on évite de produire du plastique à partir de pétrole.

Inconvénients : Le principal inconvénient est que cette méthode incite (notamment les occidentaux) à consommer du plastique. Par manque d’information, beaucoup voient le plastique comme la méthode miracle. Une fois dans la poubelle jaune, ce plastique resservira, on a donc bonne conscience. Mais le plastique n’est pas recyclable à l’infini, et le recycler demande quand même beaucoup d’énergie, et génère de la pollution. 

En plus de cela, en raison de la taille des infrastructures, pour les mêmes raisons que la valorisation énergétique, ces technologies ont du mal à se développer dans les pays du sud.

Lien avec le projet : Le problème avec la machine à pyrolyse est qu’elle ne traite pas le PET. Nous nous inspirerons des machines proposées par Precious Plastic pour apporter une seconde machine capable de transformer le PET en objet utile pour les habitants de Pangboche et des villages alentour.

4- Le ré-emploie

Échelle géographique : Cette pratique existe partout dans le monde, car elle ne coûte rien et est facile à mettre en place. Mais elle est (je pense) moins bien appliquée dans les pays occidentaux, car il est encore plus facile de jeter ses déchets.

Avantages : Cette méthode permet de ne pas consommer de plastique issue de la fabrication pétrolière, ou du recyclage. 100% du produit est réutilisé, il n’y a ici pas de perte et de grosses émissions carbones. 

Pour aller plus loin, penser réemploie permet de changer de mentalité vis-à-vis du plastique. Cela favorise l’économie circulaire et locale. Le réemploie est l’archétype du développement durable : 

• Il permet d’éviter la pollution plastique et les émissions carbones qui y sont associées
• Il crée du lien à l’échelle locale (revente de bien, ateliers de bricolage, etc)
• Il permet de faire des économies sur ses dépenses

Inconvénients : Il n’est pas envisageable à grande échelle, et ne s’applique qu’à certains déchets assez spécifiques. Il est par exemple difficile d’appliquer cela aux emballages plastiques.

Un deuxième petit inconvénient est qu’il peut faire un peu d’ombre à la catégorie suivante.

5- La réduction à la source

Échelle géographique : Cette méthode s’applique partout, mais est beaucoup plus présente dans les pays en voie de développement. Cette fois-ci ce sont les occidentaux qui montrent le mauvais exemple, en consommant beaucoup plus que les pays du sud. Mais malheureusement, de façon globale, cela reste souvent un phénomène subit (par manque de moyens financiers par exemple), plutôt qu’un choix réfléchi. 

Avantages : Ce principe permet de réduire son empreinte carbone, car il n’est pas nécessaire d’avoir recours aux méthodes précédentes. Il permet aussi de faire de nombreuses économies.

Inconvénients : Une conséquence a priori indésirable que l’on pourrait évoquer serait la baisse de l’activité économique. Mais nous savons très bien que le PIB est bien corrélé avec les émissions carbones. Vrai inconvénient ? Je ne crois pas… En revanche, cela pose des questions systémiques : la baisse de croissance ou la décroissance doit s’accompagner d’aides publiques pour la reconversion des emplois des secteurs carbonés vers des métiers dans les secteurs les plus en accords avec un monde plus sobre.

Lien avec le projet : Durant la 3^ème phase du projet (phase de pérennisation), nous voudrions mener une action de sensibilisation pour les locaux mais aussi et surtout pour les touristes, pour les inciter à réduire l’apport de plastique dans le Khumbu, et pour que les déchets restant soient au maximum descendus dans la vallée de Kathmandu.

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Peut-être n’y a-t-il pas de grande conclusion à tirer de ce constat, il s’agit en effet d’une vue d’ensemble de la situation globale actuelle du traitement des déchets plastiques.

On observe cependant une grande tendance : par manque de moyens, les pays du sud ont du mal à se procurer de grandes infrastructures de traitement de déchets, car elles sont onéreuses et demandent de grands moyens logistiques parfois compliqués à mettre en place dans ces pays. Dans un village où il n’y a pas d’accès routier, le camion poubelle a du mal à passer toutes les semaines… 

Je parlais plus tôt du défi de ce siècle à apporter ces grandes structures dans ces pays. Peut-être la solution serait plutôt de trouver des solutions adaptées à ces pays : du recyclage à plus petite échelle. Cela permettrait aux pays du sud d’avoir un accès plus facile au recyclage.

Un autre constat est de voir que les pays occidentaux priorisent globalement la valorisation énergétique alors que les pays moins développés priorisent le brûlage et l’enfouissement. La sensibilisation et l’information restent le seul moyen pour faire évoluer les mentalités et faire passer le monde au ré-emploie et à la sobriété plastique, d’où cet article… À réfléchir, à partager !

La pyrolyse

Publié le 18/10/2023 par Pierre Jaraud

Le principe de la pyrolyse à plastique

Cet article a pour vocation de présenter comment fonctionne une pyrolyse à plastique, et quel est l’intérêt d’une telle machine.  Nous évoquerons aussi les difficultés rencontrées par Tri-Haut dans sa volonté d’intégrer la pyrolyse à sa solution de traitement des déchets plastiques. 

Une pyrolyse à plastique exploite le procédé inverse des industries de plasturgie : son but est de rompre les chaînes de molécules – appelées polymères – par craquage, afin de les ramener à un état proche de leur état initial. C’est ainsi que sont obtenus des hydrocarbures liquides et gazeux à l’issue du procédé.

Préalablement au cycle de pyrolyse, l’étape de préparation des déchets est indispensable. Un tri doit avoir lieu afin d’isoler les plastiques de type PE et PP qui sont les seuls adaptés au processus. Ensuite un lavage à l’eau et un séchage sont effectués dans le but d’obtenir des produits de la meilleure qualité possible. Finalement, le broyage des plastiques est conseillé dans le but d’accélérer la dégradation thermique dans le réacteur.

Concernant le principe même de la pyrolyse, cela consiste à amorcer une combustion sans oxygène dans le réacteur (P). Pour cela, il est porté à une température proche de 450° dans notre cas, car notre pyrolyse est catégorisée comme étant à basse température. Le plastique va monter en température dans le réacteur, jusqu’à atteindre son point de fusion. Après avoir fusionné, le plastique va continuer de monter en température pour enfin commencer à se vaporiser. Le plastique sous forme de vapeur gazeuse va transiter dans les tuyaux reliant le réacteur aux condenseurs (C1). Ces tuyaux font office de système de refroidissement, et permettent la liquéfaction. La phase liquide est alors recueillie dans les différents condensateurs, en fonction de la température des différents produits.

A l’issu du cycle de pyrolyse, deux types de produits sont récupérés :

• Du fuel. Dans les différents condenseurs, la phase liquide aussi appelée « huile de pyrolyse » est collectée pendant le cycle. Il est directement inflammable, même si sa qualité nécessite un traitement précombustion ou un traitement des fumées.
• Du gaz. La phase gazeuse n’a pas entièrement condensé et peut être récupérée à l’aval de l’installation. Un système de stockage (gazomètre) est habituellement utilisé.

Néanmoins le procédé produit aussi des déchets, de deux types :

• Le wax. C’est la forme solidifiée des huiles de pyrolyse, qui ressemble visuellement à une pâte. Elle est difficilement inflammable et sa production risque fortement d’encrasser la machine et de conduire à sa dégradation.
• Le char. Aussi appelé « coal » ou charbon, c’est le déchet ultime. Concrètement il s’agit d’une sorte de poussière brûlée, qui concentre tous les éléments et additifs du plastique qui ne peuvent brûler. Ce déchet est très difficilement valorisable.

Le travail de Tri-Haut sur la pyrolyse

La démarche de Tri-Haut concernant la pyrolyse à plastique a d’abord été empirique. Dès l’année de création de l’association, une équipe a travaillé sur le sujet dans le but de construire une pyrolyse au Népal. Pour bien saisir les enjeux d’un tel travail, il faut s’attarder sur les conditions d’implantation de la machine.

La pyrolyse a pour but de fonctionner à Pangboche, un village isolé à 4000 m dans la vallée de l’Everest. Un opérateur local formé par l’association s’occupera de la machine, il ne s’agira donc pas d’un expert des procédés industriels. Avoir ces contraintes en tête est important pour saisir la démarche de Tri-Haut.

Après un abandon du travail sur l’incinérateur (voir l’article correspondant), la première équipe s’est intéressée à la pyrolyse pour la plus-value qu’elle permet de tirer des déchets plastiques. Pris par le temps, ils ont adopté une démarche empirique en construisant un prototype à Katmandou.
Ce prototype d’une capacité de 5 L a été construit dans une usine avec des moyens techniques limités, par rapport à ce qui se fait en France par exemple. C’est une volonté de construire la pyrolyse sur place afin de pouvoir retrouver les matériaux nécessaires à sa réparation.
Cette première équipe a réalisé une batterie de tests pour étudier l’influence de différents paramètres sur la qualité et la quantité des produits. Parmi ces éléments étudiés, on peut citer : la température finale de chauffe, le type de plastique, la qualité de la préparation du plastique, etc. Cette phase de test a également permis de mettre en évidence certains points d’attention et de difficultés, comme les zones de fuites ou les conditions menant à un encrassement de la machine.

Un an plus tard, la deuxième équipe a pu réaliser d’autres tests sur ce même prototype, avec des objectifs différents. L’influence de la longueur du tuyau de refroidissement ou des types de plastiques traités ont été étudiés.

Cependant c’est la troisième équipe qui a décidé de faire de la pyrolyse sa priorité dès fin 2022 avec comme objectif de construire la version finale au Népal courant 2024. Pour pallier au manque de connaissances mis en évidence, et pour compléter les résultats obtenus lors des deux années d’expérimentation, une approche théorique a été privilégiée.
Pendant plusieurs mois le Tri-Haut a enchaîné la synthèse de l’état de l’art et multiplié les prises de contacts avec les professionnels du domaine pour monter en compétence sur le sujet. Le travail de dimensionnement à proprement parler a débuté, et malgré les nombreuses aides apportées par les experts du domaine, le travail s’est avéré fastidieux.

Avec du recul, cela peut s’expliquer de plusieurs façons :

• La pyrolyse est une technologie relativement jeune et pas encore mature. Son utilisation dans l’industrie est majoritairement orientée dans la pyrolyse de biomasse, si bien que les ressources sur la pyrolyse du plastique sont rares.

• L’équipe était novice dans le domaine, et a dû se former sur le tas par ses propres moyens.

• La volonté d’orienter le développement sur de la low-tech a ajouté des contraintes supplémentaires, non maîtrisées par les entreprises du secteur sollicitées pour apporter leur aide sur le développement. En effet, la pyrolyse de Tri-Haut s’éloigne sur de nombreux points des pyrolyses développées en industries.

Malgré ces difficultés, le travail de Tri-Haut a abouti à un dimensionnement quasiment complet de la pyrolyse. Ainsi il ne restait que quelques détails à régler et la liste de matériel pouvait être envoyée au Népal pour préparer la venue de l’équipe.

Les raisons de l’arrêt de son développement

Cependant au cours d’un échange avec l’équipe R&D et la direction d’Earthwake, le Tri-Haut a été mis en garde sur la faisabilité de son projet de pyrolyse. 

Plusieurs remarques ont été formulées, en voici une synthèse :

• Malgré tous les efforts réalisés le fuel obtenu sera de mauvaise qualité, si bien qu’il ne pourra être brûlé dans un moteur, au risque de l’encrasser et de mener à sa destruction. Par ailleurs, sa combustion par quelque moyen que ce soit dégage des fumées toxiques qui nécessitent un traitement lourd à mettre en place à chaque lieu de combustion.

• L’extraction de ces huiles de pyrolyse reste dangereuse car la moindre imperfection dans le procédé conduit à la formation de vapeur d’essence, possédant un haut potentiel inflammable.

• Le nettoyage de la cuve en fin de cycle afin de retirer le charbon nécessite l’utilisation d’outils. Or la moindre étincelle provoquée est susceptible là encore de provoquer une explosion car certains gaz denses et inflammables stagnent au fond de la cuve.

• Il n’est pas possible de s’assurer de l’absence de dioxygène dans les tuyaux. Cela pose des risques d’auto-inflammation en début et fin de cycle notamment. Le seul moyen d’inerter la pyrolyse est par injection d’azote, mais cette solution n’est pas envisageable dans le contexte géographique du projet.

• La mise en pression du gaz en sortie de pyrolyse nécessite des compresseurs ATEX très onéreux. Si des compresseurs non conformes aux normes sont utilisés, là encore le risque d’explosion est présent. Un gaz à trop basse pression brûle mal et risque d’encrasser la chaudière.

Conclusion

En résumé, Tri-Haut a été mis face aux risques provoqués par une pyrolyse low-tech, bien moins sécurisée que les modèles industriels ayant servi d’inspiration. Ces risques ne se limitent pas seulement aux dommages matériels potentiels, mais peuvent également mettre en danger la santé des personnes. Forts de leurs 10 années d’expérience sur le sujet, il aurait été irresponsable et présomptueux de passer outre les mises en garde d’Earthwake. Ne souhaitant pas mettre en danger la santé du personnel du centre de tri ou de ses membres, le Tri-Haut a pris la difficile décision de suspendre le développement de la pyrolyse.
Cependant le travail effectué n’est pas perdu car il sera transmis à Madindra, ingénieur Népalais souhaitant développer cette technologie à Katmandou, dans un contexte plus adapté.

L’incinérateur en 2 minutes

Publié le 27/12/2020 par Valentin Girard

Alors ce qu’on va faire, c’est qu’on va d’abord vous expliquer comment marche un incinérateur industriel, et ensuite pourquoi il faudra qu’on adapte le nôtre et comment. Ça vous va ? Allez c’est parti.

Une courte vidéo vaut mieux qu’un long discours, pas vrai ? Nous on en a trouvé une hyper bien faite durant 1 minutes 15 :

Ça a l’air facile sur le papier n’est-ce pas ? Mais bon, vous vous doutez bien, nous on ne pourra pas faire un incinérateur industriel à 4000m. Cela serait bien au dessus de notre budget, mais aussi inadapté au terrain, et à la quantité de déchets à incinérer. On a un autre problème : les conditions environnementales. Ça nous met des bâtons dans les roues pour 3 raisons principales :

1. Déjà il y a moins d’oxygène en altitude. Et manque de bol, c’est hyper important pour la
   combustion. Il faudra apporter plus d’air à l’intérieur de la chambre de combustion pour avoir assez d’oxygène.
2. Mais cela pose un 2ème problème : ça caille en montagne. Et vous vous rappelez, on a dit plus haut que la chambre de combustion doit être minimum à 850°C pour assurer une bonne combustion, qui ne pollue pas trop. Pas facile si on y apporte beaucoup d’air froid, et que les parois de l’incinérateur sont froides.
3. Enfin, au Népal, et en plus à 4000m d’altitude, pas possible d’imaginer quelqu’un ramasser les mâchefers et le réfiom, et les traiter dans de bonnes conditions. Il faudra trouver une solution.
   

Alors qu’est ce qu’on va faire ? Ou du moins qu’est-ce qu’on aimerait faire ? Et bien un peu pareil qu’un incinérateur industriel, mais en intégrant les technologies low-tech, et en plus petit. On a un peu moins d’un an pour concevoir un incinérateur qui permette :

• De brûler tous les déchets non métalliques qui finiraient dans les rivières.
• De limiter la pollution atmosphérique.
• Qui valorise les déchets en produisant de l’électricité et/ou de l’eau chaude.
• Qui soit le plus facile à gérer pour les populations locales.
• Qui soit installable en altitude, et qui s’adapte aux conditions climatiques du Khumbu.
• Qui produise le moins de résidus possible (mâchefer et réfiom).
  

Pour nous aider à intégrer tout ça, on bénéficie des travaux réalisés par l’association Falchen Kangri. C’est une association de l’INSA Lyon qui est partie installer un incinérateur dans l’Himalaya à 5000m d’altitude.

C’est donc un beau challenge qui s’offre à nous dès aujourd’hui.

Mais ce challenge, on l’accepte à bras ouverts, et on est sûr qu’avec notre motivation et votre soutien, on peut le faire !