Analyse des flux de déchets entrants, sélection, mélanges et impact thermique sur les performances finales

Le polypropylène est une famille de polymères largement utilisés pour la production d'articles dans les applications les plus variées, car il allie résistance, facilité de coloration et facilité d'utilisation à travers différents procédés thermiques tels que l'injection, le soufflage, l'extrusion et le thermoformage.

C'est aussi un polymère qui se prête facilement aux opérations de compoundage, à travers lequel on peut mélanger des additifs qui induisent des modifications de la structure, augmentant ainsi les performances finales du produit, le rendant plus rigide ou plus souple ou plus résistant aux contraintes de compression, de traction ou de cisaillement.

De par leur ductilité et leur facilité de production, les déchets collectés, pour être ensuite recyclés mécaniquement, présentent une hétérogénéité de composés qu'il est important à connaître, afin d'éviter toute erreur qualitative sur la matière première secondaire qui sera produite.

Tout d'abord, voyons comment se déroule un processus normal de recyclage mécanique des déchets de polypropylène.

Les déchets de polypropylène qui sont envoyés au recyclage peuvent prendre la forme de déchets rigides, par exemple des caisses de fruits et légumes , palettes, bumpers, bouteilles, ou sous forme de déchets souples, tels que sacs, Big Bags, feuilles et films dans le domaine de l'emballage.

Tous ces déchets doivent d'abord être séparés mécaniquement, de manière à créer une entrée de déchets à consistance rigide et une à consistance souple cohérence, afin de les initier à différents procédés de fabrication.

Après avoir effectué une première sélection sommaire par macro-catégorie, on tente de trier les déchets en fonction du type de produit initial, par exemple les bouteilles se sépareront des seaux, les palettes des produits pharmaceutiques, les caisses de fruits et légumes des tubes etc.

Même en ce qui concerne les déchets souples, on s'efforcera de séparer les différents types de feuilles, en fonction du type d'emballage auquel elles sont destinées, de la processus auxquels ils ont été soumis et les produits avec lesquels ils ont été en contact.

Cette deuxième sélection vise à créer une possible homogénéité entre les familles de déchets sélectionnés, afin de rendre leur recyclage aussi simple et qualitatif possible.

Les déchets sélectionnés ultérieurement seront ensuite lavés, avec des processus de décantation et mécaniques, afin de minimiser la contamination présente sur les flocons, ce qui pourrait compromettre ses qualités mécaniques et l'aspect esthétique.

Après le processus de lavage les déchets rigides seront séchés, tandis que les flexibles passeront par le densificateur pour agglomérer les parties légères, de sorte qu'il est plus réalisable dans l'extrusion.

Plus tard, ce produit semi-fini sera utilisé comme aliment pour les extrudeuses dans la préparation de recettes pour de nouveaux granulés recyclés, recréant le cercle vertueux de l'économie circulaire.

Brève description du processus de recyclage mécanique du polypropylène Voyons quels sont les problèmes les plus courants et comment les résoudre.

La première chose à vérifier, dans le recyclage mécanique du polypropylène, est la connaissance technique des différences, en les flux de déchets entrants, sur les différentes structures moléculaires du polymère. En effet, le poids moléculaire, sa cristallinité et son origine, entre homopimère et copolymère, peuvent influencer les qualités physico-mécaniques du produit final.

Par exemple, les conteneurs ou les seaux pour stocker des lubrifiants ou des peintures sont généralement fabriqués à partir de copolymère à blocs, qui présente un bon équilibre entre les propriétés d'impact et la rigidité.

D'autres récipients en polypropylène, tels que les bouteilles pour les produits d'hygiène et de nettoyage ou les récipients pour les produits laitiers, peuvent également être en copolymère statistique ou en homopolymère, par conséquent, la température de fusion la différence varie entre les homopolymères (160-165°C) et le polypropylène copolymère (135-159°C).

Si ces différentes origines et caractéristiques du matériau étaient combinées lors du recyclage mécanique, il en résulterait un granulé recyclé de moins bonne qualité que le même produit grâce à une sélection de refus plus prudent.

La deuxième chose à garder à l'esprit est la contamination possible du polypropylène par d'autres plastiques courants tels que le PE.

Parmi les nombreux polymères, le PEHD est celui qui crée le plus souvent une éventuelle contamination, s'il n'est pas préalablement séparé dans le flux de déchets entrant, en fait le PP et le PEHD, tous deux de la famille des polyoléfines, ont une grande similitude dans leur structure et ont une densité inférieure à 1, ils flottent donc dans l'eau de lavage.

De plus, lors des phases d'extrusion, le PP et le PEHD ont des températures de fusion différentes, entre 160 et 170 °C pour le polypropylène et 130 °C pour le PEHD, entraînant ce dernier à une éventuelle dégradation thermique, qui se manifeste par la formation de particules noires qui peuvent être imprimées sur les produits finaux, avec des défauts esthétiques.

Il est donc conseillé de limiter la présence de PEHD en dessous du seuil de 5%, pour réduire l'impact négatif sur les produits fabriqués avec des matières premières recyclées.

La troisième chose à considérer, comme nous l'avons mentionné précédemment, est le fait que le PP se prête facilement aux opérations de composition, donc le gaspillage peuvent contenir des charges telles que du talc, du carbonate de calcium, de la fibre de verre, des métaux ou des couleurs particulièrement agressives.

Sachant que les différents additifs composés ont des comportements physiques et mécaniques différents, tant lors de la transformation de la matière première que d'un point de vue esthétique et performant sur le produit fini produit , il est important de procéder à l'analyse du contenu, avec des tests en laboratoire, pour comprendre comment utiliser les déchets avec des additifs pendant les phases de recyclage.

La quatrième chose à garder à l'esprit est la dégradation du polymère, pas seulement celle que nous avons mentionnée concernant la phase thermique - extrusion pour produire le granulé, mais aussi ce que l'on peut qualifier de photo-oxydant, un produit plastique exposé à la lumière et à la chaleur générant une baisse de ses performances du fait de l'affaiblissement et de la modification de ses chaînes.

En effet, la dégradation oxydative peut être générée non seulement par la dégradation thermique, induite par le rayonnement solaire, mais également par des contraintes mécaniques élevées. Lorsque le polymère se dégrade, l'oxygène présent dans la matière plastique désagrège les molécules et crée des radicaux libres qui réagissent rapidement en chaîne avec l'oxygène.

On peut donc rappeler que le polypropylène, dans le cadre du recyclage mécanique, est un polymère avec une propriété marquée de dégradation thermique par rapport aux autres types de plastique, à la fois tout au long de son cycle de vie (essentiellement par photo-oxydation), tant au cours du traitement que du recyclage.

La chaleur, les contraintes mécaniques et le rayonnement ultraviolet modifient fortement la structure et la morphologie et, par conséquent, les caractéristiques et les propriétés du polypropylène recyclé.

L'allongement et la résistance aux chocs sont les propriétés les plus affectées par le phénomène de dégradation, en plus des défauts de décoloration et autres dommages esthétiques qui doivent être pris en compte .

En tant que dernier aspect, parmi tant d'autres qui peuvent être illustrés, je mentionnerais le problème d'odeur qui peut accompagner les déchets de polypropylène provenant de la poste consommation.

L'odeur dans les déchets entrants peut se former en raison du mélange de plastiques qui ont contenu des liquides ou des solides agressifs, ou causée par la fermentation biologique des déchets alimentaires ou par la présence de composés chimiques, tels que des tensioactifs, qui peuvent imprégner le polypropylène.

Les phases de lavage, même très précises, permettent généralement de réduire l'impact odorant mais sont peu susceptibles de résoudre le problème.

Étant donné que la présence d'odeurs dans les plastiques recyclés post-consommation est désagréable pour les produits finaux, et qu'il n'existe actuellement aucun système d'élimination définitive, il est nécessaire d'avoir séparer les flux de déchets entrants, par une vérification analytique, de ceux qui sont contaminés par des composés chimiques désagréables.

Cette opération est réalisée de manière rapide, précise et analytique, avec un test sur l'échantillon de déchet entrant, par chromatographie en phase gazeuse à mobilité ionique, qui consiste à insérer un petit fragment de déchets plastiques dans un tube à essai, puis de le charger dans la machine du laboratoire qui nous donnera la courbe des composés chimiques odorants présents dans les déchets prélevés.

Ce faisant, sans l'ombre d'un doute, nous saurons parfaitement quelles odeurs et de quelle intensité sera notre granule que nous allons produire composé.

Traduction automatique. Nous nous excusons pour toute inexactitude. Article original en italien.