Recycler grâce aux fluides supercritiques

Transcription

Commentaire :
Chaussures, emballages, batteries, de nombreux objets du quotidien sont très difficiles et parfois impossibles à recycler. Mais plus pour longtemps. A l'ICMCB de Bordeaux sous la direction de Cyril Aymonier du CNRS, les chercheurs développent des solutions qui pourrait révolutionner le recyclage. Pour cela, ils se servent de fluides dits supercritique, des fluides bien connus comme le CO2 ou l'eau, placés dans des conditions inhabituelles de température et de pression. Dans ces conditions, ils acquièrent des propriétés étonnantes.

Thomas Voisin (Chimiste)
Voilà une chaussure en fin de vie, une chaussure usagée en fin de vie et on va la placer dans cet autoclave avec du CO2 supercritique.

Commentaire :
L'autoclave hermétiquement fermée permet de contrôler les conditions de l'expérience. On injecte du CO2 supercritique à une température de plus de 31 degrés et une pression supérieure à 74 bars, et après une dizaine de minutes de ce traitement …

Thomas Voisin (Chimiste)
Voilà les différents éléments de la chaussure qui ont été séparés après traitement, on voit notamment que les semelles se sont très bien délaminer et qu'on a la tige de l'autre côté puisque l'on va avoir des matières plutôt plastiques qui se recyclent très facilement les unes indépendamment des autres et ici majoritairement du polyester qu'on connaît très bien puisque c'est le même plastique que les bouteilles.

Commentaire :
Derrière, ce qui a tous les aspects d'un tour de magie. Il y a une explication physique liée aux propriétés particulières des fluides supercritiques. Pour mieux comprendre, prenons l'exemple du CO2.

Cyril Aymonier (Chimiste)
C'est bon, tu peux, tu peux y aller.

Commentaire :
Ici du CO2 est injecté dans un tube comme il est sous pression. Il se trouve à l'état liquide. Puis il est chauffé, il disparaît peu à peu à l'oeil, pourtant, il n'est pas à l'état gazeux. Ce CO2 est maintenant supercritique.

Cyril Aymonier (Chimiste)
Les molécules dans des conditions supercritiques, elles sont schizophréniques. Elles se disent Est ce que je suis liquide ou est-ce que je suis gaz ? Et donc, dans les conditions supercritiques, on va avoir ces propriétés intermédiaires entre les propriétés du liquide et du gaz. Donc le gaz, il va pouvoir aller partout, dans tous les volumes qui lui sont offerts. D'un autre côté, le liquide il va avoir la propriété de solubiliser des molécules.

Commentaire :
Ce CO2 supercritique est déjà utilisé pour fabriquer un produit bien connu, le café décaféiné. Il a ainsi remplacé des solvants chimiques permettant de produire un café plus sain.

Cyril Aymonier (Chimiste)
Le CO2 doit pénétrer à l'intérieur des grains de café, mais également être en mesure de solubiliser la caféine pour pouvoir l'amener à l'extérieur des grains de café et produire le café décaféiné.

Commentaire :
C'est aussi ce qui se passe dans le cas de la chaussure. Le CO2 supercritique arrive à la fois à pénétrer entre les couches de matériau et à dissoudre la colle de la chaussure qui peut alors être extraite. Les applications des fluides supercritique dans le domaine du recyclage sont innombrables et concernent notamment les secteurs de l'emballage et de la mode. Les deux plus gros producteurs mondiaux de déchets plastiques. Avec l'explosion de la demande en véhicules électriques, un autre enjeu de taille est celui du recyclage des batteries.

Jacob Olchowka (Chimiste)
Ce type de batteries, c'est le type de batterie qu'on peut retrouver dans des voitures électriques. On peut qu'il y aura des centaines, voire des milliers dans ce qu'on appelle des packs batteries. Et donc, à l'intérieur de ces batteries, on retrouve des électrodes qui sont notamment composé d'éléments comme le nickel, le cobalt ou le lithium, qui sont des aimants avec une très forte valeur marchande et qu'on essaye de récupérer ou de recycler. Et donc on part de ce type d'électrode et là Nil est en train de les couper en petits morceaux. C'est qu'à l'échelle laboratoire, on travaille sur des petites quantités. On pourra faire plusieurs tests et définir les meilleures conditions pour récupérer tous ces éléments.

Commentaire :
L'enjeu de cette expérience trouver les conditions de température et de pression optimales qui permettront de séparer au mieux les métaux rares de l'électrode positive et la feuille d'aluminium sur laquelle ils sont collés.

Jacob Olchowka (Chimiste) & Nil
Passage en anglais

Cyril Aymonier (Chimiste)
Là, c'est vraiment super. Il faut vraiment publier.

Cyril Aymonier (Chimiste) & Nil
Passage en anglais

Cyril Aymonier (Chimiste)
Il y a un enjeu qui est énorme si on prend l'exemple des véhicules électriques ou de façon plus générale de la mobilité, on est en train de développer en France ce qu'on appelle des Gigafactory pour être en mesure de produire des batteries sur le territoire français. Pour produire des batteries, il faut des matières premières, mais nous n'avons pas ces ressources sur le sol français, dont l'importance du recyclage. On va pouvoir apporter des ressources dans ces Gigafactory grâce au recyclage des batteries en fin de vie aujourd'hui.

Commentaire :
Ce qui était jusqu'alors des déchets pourraient donc devenir des ressources et réduire nos besoins en extraction de matières premières. C'est le principe de l'économie circulaire qui pourrait s'appliquer bientôt à une autre famille de matériaux. Les composites. Pour les recycler, c'est un autre fluide, l'eau supercritique, qui est utilisée.

Cyril Aymonier (Chimiste)
Pour produire les dernières générations d'avions et de pales d'éoliennes. Elles sont constituées de matériaux dits composites, fibre de carbone, broyés dans une matrice polymère. Et ces matrices polymère sont difficilement recyclables. L'eau supercritique va permettre de solubiliser la résine, de l'extraire et de récupérer des fibres de carbone qui sont propres et qui peuvent être réutilisées dans un nouveau matériau composite.

Commentaire :
Recycler, c'est bien. Utiliser des matériaux plus simples, ce serait mieux. Mais quand des assemblages de matières complexes demeurent nécessaires, les fluides supercritiques offrent une belle perspective. Dernière étape à franchir pour cela, le passage du labo à l'échelle industrielle, qui devrait avoir lieu dans les cinq prochaines années. Pour aller encore plus loin. Un grand programme de recherche sur le recyclage piloté par le CNRS, vient d'être lancé.