Valorisation en circuit court de déchets thermoplastiques pour la conception par impression 3D de structures composites

Short circuit valorization of thermoplastic waste for the conception by 3D printing of composite structures

• Auteur / Autrice : Pavlo Javier Alejandro Santander Tapia
• Direction : Mauricio Camargo-Pardo, Hakim Boudaoud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des systèmes industriels
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Équipe de recherche sur les processus innovatifs (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Nadège Troussier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mauricio Camargo-Pardo, Hakim Boudaoud, Xianyi Zeng, Miguel Alfaro, Sandra Cecilia Bautista Rodríguez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nadège Troussier, Xianyi Zeng

Mots clés

Mots clés contrôlés

Durée de vie (ingénierie)

Ingénierie des systèmes

Systèmes d'échanges locaux

Logistique (gestion)

Économie circulaire

Impression 3D

Recyclage

Matières plastiques -- Déchets

Mots clés libres

Chaîne d'approvisionnement

Recyclage des plastiques

Impression 3D

Économie circulaire

Recyclage distribué

Optimisation

Dynamique des systèmes

Durabilité

Supply chain

Plastic recycling

3D printing

Circular economy

Distributed recycling

Optimization

System Dynamics

Sustainability

Résumé

La gestion des déchets plastiques est un problème majeur qui doit encore être résolu dans la perspective d'un développement plus durable des activités humaines. Parmi les solutions envisageables, le recyclage, est un moyen intéressant de revaloriser ses matières non renouvelables. Après des décennies de recyclage centralisé on observe aujourd’hui un intérêt grandissant pour les approches basées sur le recyclage distribué. Profitant de la démocratisation des technologies d'impression 3D open-source (OS) nous proposons de revaloriser localement les plastiques utilisables par ces technologies. Ce recyclage distribué peut être considéré comme une sorte de "réseau intelligent", composé de petites unités de recyclage coordonnées, qui fournissent des filaments de plastique recyclé à la communauté de l'impression 3D. La faisabilité technique de cette approche de recyclage du plastique a été prouvée dans la littérature. Cependant, sa faisabilité du point de vue de la chaîne d'approvisionnement et de la logistique doit encore être démontrée. Afin d'aborder cette question, cette thèse de recherche cherche à apporter des réponses à la question de recherche suivante : Dans quelles conditions est-il possible de déployer un réseau durable de recyclage local et distribué des plastiques en utilisant des technologies d'impression 3D open-source ? En tenant compte de ce qui précède, ce travail de recherche vise à proposer un cadre pour l'analyse et l'évaluation, du point de vue de la durabilité, de l'approche de recyclage distribué du plastique pour l'impression 3D. Le cadre d'évaluation proposé combine l'optimisation et la dynamique des systèmes dans l'évaluation de la durabilité de l'approche de recyclage. L'application du cadre d'évaluation à une étude de cas spécifique d'une université cherchant à mettre en œuvre un démonstrateur de recyclage distribué afin de récupérer les déchets d'impression 3D des collèges et lycées du nord-est de la France, a illustré la faisabilité du point de vue de la durabilité.

The management of plastic waste is a major problem that has yet to be resolved with a view to a more sustainable development of human activities. Among the possible solutions, recycling is an interesting way to recycle non-renewable materials. After decades of centralized recycling, there is now a growing interest in approaches based on distributed recycling. Taking advantage of the democratization of open-source 3D printing technologies (OS), we propose to revalorize locally the plastics that can be used by these technologies. This distributed recycling can be considered as a kind of "intelligent network", composed of small coordinated recycling units, which provide recycled plastic filaments to the 3D printing community. The technical feasibility of this plastic recycling approach has been proven in the literature. However, its feasibility from a supply chain and logistics perspective has yet to be demonstrated. In order to address this issue, this research thesis seeks to provide answers to the following research question: Under what conditions is it possible to deploy a sustainable network of local and distributed plastics recycling using open-source 3D printing technologies? Taking into account the above, this research work aims to propose a framework for the analysis and evaluation, from a sustainability perspective, of the distributed plastic recycling approach for 3D printing. The proposed evaluation framework combines optimization and system dynamics in the evaluation of the sustainability of the recycling approach. The application of the evaluation framework to a specific case study of a university seeking to implement a distributed recycling demonstrator to recover 3D printing waste from middle and high schools in northeastern France illustrated the feasibility from a sustainability perspective.