Compatibilisation de matières plastiques en mélange issues de déchets d’équipements électriques et électroniques en vue de leur valorisation par recyclage mécanique

Compatibilization of mixed plastics from waste electrical and electronic equipment for recovery by mechanical recycling

• Auteur / Autrice : Joachim Maris
• Direction : Véronique Montembault, Laurent Fontaine, Laurent Cauret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire et macromoléculaire
• Date : Soutenance le 16/05/2018
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Veolia Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans ; 2012-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Appareils électroniques

Copolymères

Réactions radicalaires

Appareils électriques -- Recyclage

Recyclage

Matières plastiques -- Déchets

Mots clés libres

Déchets d’équipements électriques et électroniques

Matière primaire de recyclage

Matières plastiques

Processus radicalaire

Refus de tri

Compatibilisation

Recyclage mécanique

Prototypes techniques

Waste electrical and electronic equipment

Secondary raw material

Thermoplastic

Radical process

Sorting refuse

Compatibilization

Mechanical recycling

Technical prototypes

Résumé

Le recyclage des déchets plastiques issus des déchets d'équipements électriques et électroniques (D3E) est devenu un enjeu majeur de nos sociétés afin de limiter leur impact environnemental. Le recyclage mécanique apparaît aujourd’hui comme une solution mature industriellement et adaptée pour produire de matières premières de recyclage (MPR). L’objectif de cette thèse est la compatibilisation de mélange de plastiques issus de la filière de tri des D3E en vue de leur valorisation par recyclage mécanique. La caractérisation des mélanges D3E par des analyses FT-IR, fluorescence-X, ATG et DSC a montré qu’il s’agissait de mélanges complexes contenant majoritairement des polymères styréniques et des polyoléfines et de faible pourcentage de PVC, PMMA, PC… Ces mélanges, mis en œuvre, présentent des propriétés mécaniques très faibles par rapport aux polymères techniques et de commodité. Ces résultats ont démontré la nécessité d’une compatibilisation de ces D3E en vue de leur transformation en MPR. Au vu de la complexité des mélanges, la compatibilisation in situ à l’aide de réactions radicalaires est apparue particulièrement prometteuse. Une première approche a consisté à générer les radicaux par irradiation puis, en deuxième approche, par ajout d’amorceurs chimiques. Ces deux approches n’ont pas produit d’améliorations significatives des propriétés. Suite à ces résultats, des essais de compatibilisation par ajout de copolymères ont été entrepris, conduisant à une amélioration importante des propriétés mécaniques. La réalisation de prototypes techniques, à partir de MPR compatibilisés, a été validée et permet de démontrer leur potentiel technique.

The recycling of the plastics from waste electrical and electronic equipment (WEEE) has attracted great attention recently for environmental reasons. Mechanical recycling has emerged as the most economical, as well as the most energetic and ecologically efficient option. The aim of this work is the mechanical recycling of WEEE mixed plastic waste (MPW) streams. First, MPW composition has been evaluated by FT-IR and X-ray fluorescence spectroscopies, and ATG and DSC analyses. MPW are complex blend composed of thermoplastics, mainly styrenic polymers (ABS, HIPS, PS) and polyolefins. The remaining were other thermoplastics as PVC, PE, PMMA, PC…. After processing, these mixtures show very low mechanical properties compared to commodity and engineering thermoplastics. These results demonstrated that compatibilization is necessary to transform these D3E into secondary raw materials (SRM). In situ compatibilization using radical reactions appeared to be an attractive solution. Two pathways have been studied to generate the radicals, firstly, by electron beam radiation and, secondly, by adding chemical initiators. These two approaches didn’t show any substantial improvement in mechanical properties. Following these results, compatibilization by addition of reactive and non-reactive commercial copolymers were undertaken, leading to a significant improvement in mechanical properties. The production of technical prototypes and 3D printing wires from compatibilized SRM has been validated and allows considering an industrial development.