L’Union Européenne se mobilise pour répondre aux problématiques écologiques et environnementales, et depuis plusieurs années de nombreux projets sont financés par la Commission Européenne afin de trouver des solutions efficaces et durables concernant la gestion des déchets. Elle a ainsi sollicité le consortium composé des SRC Bertin Technologies et Rescoll afin de concevoir la machine Quantom InLine, dédiée au tri des plastiques noirs. Celle-ci est actuellement en phase d’exploitation dans un centre de recyclage en Belgique.

Le recyclage des déchets est un aspect fondamental de la production industrielle, étant donné que tous les biens produits finissent un jour ou l’autre par devenir inutilisables. À ce jour, le tri des plastiques noirs issus des Déchets d’Équipements Électriques et Électroniques (DEEE) n’est pas réalisé en raison des incompatibilités entre les plastiques utilisés et l’absence de technologie de séparation. Ils rentrent par défaut dans le circuit des déchets non-recyclables bien que certains types pourraient être valorisés. Dans le cadre du projet européen INSPIRE, issu de LIFE+, Bertin Technologies et Rescoll mettent au point une solution pour identifier la nature du plastique.

En un peu plus d’une décennie, Bertin Technologies est devenu leader dans l’analyse de la composition atomique et des solutions d’analyses chimiques par spectroscopie laser. La clé de ce succès est la technologie LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy). Cette méthode d’analyse élémentaire, au cœur des activités de R&D de Bertin Technologies, a permis de positionner l’entreprise comme leader pour ses applications.

Dans ce système, le matériau à trier est déposé sur un convoyeur l’amenant sous l’analyseur, où un faisceau laser de très forte intensité est focalisé sur sa surface, créant un plasma. Ce plasma est analysé par spectrométrie optique ce qui permet de déterminer la composition atomique du matériau et ainsi la nature du polymère. L’analyse ne prend que quelques secondes et ne nécessite pas de préparation d’échantillon. La pièce est ensuite éjectée et triée selon sa nature pour qu’elle puisse être recyclée par la suite.

Principe de LIBS

Par ailleurs, la technologie LIBS permet la détection simultanée des Retardateurs de Flammes Bromés ou RFB (un composant toxique, présent dans certains plastiques pour les rendre ininflammables). La présence de RFB, détectée par le Quantom InLine, implique que le matériau ne peut être recyclé et doit être retiré de la filière de valorisation.

Dans le cadre du consortium, la SRC Rescoll a eu pour mission de valider la bonne identification des plastiques effectuée par la machine, avec une efficacité supérieure à 95%. La matière secondaire obtenue a ensuite été testée par les ingénieurs de Rescoll afin d’évaluer l’efficacité de la ligne de tri et caractériser puis valoriser la matière recyclée. Totalement automatisé, Quantom InLine peut donc trier les déchets plastiques noirs rapidement et efficacement.

En terme de performances, le Quantom InLine affiche une capacité de tri de 12 pièces par minute pour des déchets pouvant atteindre un format de 150 cm par 80 cm. Le tonnage moyen obtenu est ainsi de 1.3 tonnes/heure. Le système reconnaît les polymères suivants¹ : ABS, ABS-PC, HIPS, HIPS-PPE, ABS-PMMA, PVC, PA, PP-PE, PPT. Il est capable de détecter les charges et les additifs présents dans la matière, notamment les retardateurs de flammes bromés, chlorés, phosphorés. La limite de détection pour ces éléments est de l’ordre de 1% en masse, ce qui permet d’être conforme avec la circulaire relative à la gestion des plastiques issus des déchets d’équipements électriques et électroniques.

Le procédé permet de donner la répartition de chaque matière sur le flux. Un échantillonnage des plastiques triés a permis de mesurer la qualité du procédé de tri (voir tableau ci-dessous).

Ces contre-analyses réalisées par Rescoll confirment la capacité du procédé et permettent d’envisager une réutilisabilité de la matière triée. Dans ce cadre, le projet INSPIRE a permis de faire la démonstration en recyclant des broyats de matière triée pour réaliser des filaments d’impression 3D.

Rescoll a pu développer et valider des bobines de filaments 100% recyclés à partir d’HIPS (High Impact PolyStyrene) trié par la technologie Quantom InLine.

Pour cela, les broyats d’HIPS ont subi plusieurs étapes de transformation, à savoir un broyage mécanique et une extrusion de filaments. Ces filaments ont ensuite été utilisés comme matière première d’une imprimante 3D, le procédé de dépose de fil fondu convenant parfaitement à ce type de plastique. S’ouvre alors une large voie de mise en œuvre pour fabriquer des objets  en plastique recyclé jouissant quasiment des mêmes propriétés mécaniques que celles présentées par le matériau noble.

Le Quantom InLine se présente comme la solution la plus efficace pour le tri des plastiques noirs, matière jusqu’à présent ignorée. Quantom InLine ne se limite pas au tri des plastiques ; le procédé peut s’appliquer au tri des métaux par exemple, pour déterminer le type de métal mais aussi la nuance ou l’alliage (nuances d’aluminium par exemple).

Les usages de la technologie LIBS ne sont pas limités au domaine du recyclage seul. Elle peut être utilisée dans de nombreux secteurs comme le nucléaire, la défense ou encore l’industrie minière.

¹ Base de données développée pour l’application, et pouvant être étendue à d’autres matières suivant les applications

Membre(s) de France Innovation impliqué(s) dans cette collaboration