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Les plastiques renforcés de fibres de verre et de carbone forment une catégorie avancée de matériaux amplement utilisés dans de nombreuses industries. Solides, légers et résistants à la corrosion, ils sont de plus en plus utilisés pour remplacer les pièces métalliques. On les trouve partout, des pales d’éoliennes aux gratte-ciel, en passant par les ailes d’avion, les équipements sportifs et, malheureusement, les décharges.
En effet, le recyclage de ces matériaux en fin de vie est une opération complexe. Il est difficile de séparer les fibres et les résines, ce qui implique qu’un grand nombre de ces produits finissent en décharge ou sont réutilisés dans des applications de moindre qualité.
Dans le cadre du projet FiberEUse, financé par l’UE, un consortium de chercheurs, d’institutions et de fabricants européens a développé de nouvelles techniques de recyclage des composites selon une approche intersectorielle.
«Il est peut-être impossible de réutiliser le matériau pour la même application», explique Marcello Colledani, coordinateur du projet FiberEUse et professeur associé au département d’ingénierie mécanique de l’université polytechnique de Milan, en Italie. «Mais il est possible de conserver certaines des propriétés résiduelles du matériau.»
«Un produit est plus parlant qu’un long discours», fait remarquer Marcello Colledani, montrant une paire de skis créée par le fabricant d’équipements sportifs Head, l’un des partenaires du projet FiberEUse. Il s’agit des tout premiers skis dont le corps est constitué de composites à base de fibres de verre recyclées.
Une panoplie de nouvelles techniques de recyclage
Depuis le tout début, FiberEUse propose une nouvelle façon d’aborder l’industrie du recyclage, en exploitant le concept innovant de la demande.
Actuellement, les produits en fin de vie sont recyclés et, ensuite, d’autres acteurs tentent de comprendre ce qu’il est possible de faire avec les matériaux dérivés, une méthodologie intrinsèquement «poussée», explique Marcello Colledani. Le projet FiberEUse propose une approche plus «orientée vers la traction».
«Nous essayons d’inverser ce processus de manière à ce que les spécifications et les exigences du recyclage soient inspirées par le contexte dans lequel le produit sera réutilisé. C’est ce que nous avons essayé de formaliser et de démontrer dans FiberEUse», ajoute-t-il.
L’équipe de FiberEUse a développé et testé trois nouvelles voies, fondées sur trois approches différentes, de traitement des composites en fin de vie à base de fibres de verre et de carbone.
La première consiste en une nouvelle méthode de broyage mécanique des matériaux. Ce procédé permet de créer des granulés qui peuvent être mélangés à de la résine et des fibres vierges pour créer de nouveaux produits. L’équipe a produit trois démonstrateurs avec cette technique: les skis de Head, les bacs à douche de Novellini et une large gamme de produits de design, en partenariat avec designaustria. L’équipe de FiberEUse a également créé FiberEUse Tech, une nouvelle start-up basée sur cette innovation.
La deuxième solution repose sur le recyclage thermochimique, qui consiste à traiter les produits en fin de vie à des températures comprises entre 400 et 600 °C dans une atmosphère contrôlée. Cette technologie innovante permet de libérer les fibres sans endommager la résine, ce qui signifie que les deux peuvent être récupérés, compensant ainsi l’impact environnemental élevé et les coûts financiers de ce type de traitement.
La troisième solution exploite le concept de remanufacturation, qui facilite le démontage, l’inspection, la réparation et la réutilisation des pièces et des composants. Deux sociétés automobiles allemandes, EDAG et Invent, ont mis au point de nouvelles pièces automobiles modulaires. Dans le cadre de FiberEUse, elles ont conçu une plate-forme automobile innovante et de nouveaux sièges, ainsi qu’un nouvel adhésif réversible breveté, qui permet de facilement réparer et remplacer des pièces de la voiture.
Poursuivre l’héritage numérique
L’un des défis du projet consistait à ouvrir le marché à de nouveaux produits composites recyclés. Holonix, l’un des partenaires de FiberEUse, a créé une plateforme en ligne permettant de mettre en relation les fournisseurs de déchets composites et les utilisateurs finaux de matériaux recyclés, ainsi qu’un outil numérique permettant de concevoir des produits à partir de ces matériaux.
«L’objectif était de cibler l’industrie du design, mais aussi les citoyens ordinaires», explique Marcello Colledani. «Ainsi, les inventeurs et les créatifs pourraient être davantage séduits par les propriétés de ces matériaux.»
Ces outils en ligne à code source ouvert, ainsi que d’autres services numériques, sont actuellement développés dans le cadre de DigiPrime, un nouveau projet financé par l’UE.