VALORISATION DES REJETS SOLIDES ISSUS DU RECYCLAGE DES EMBALLAGES MULTICOUCHES PAR VOIE THERMOCHIMIQUE

VALORIZATION OF SOLID WASTE FROM MULTILAYER PACKAGING RECYCLING BY THERMOCHEMICAL ROUTES

• Auteur / Autrice : Abdul Rehman Khurram
• Direction : Marion Carrier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie des Procédés et de l'Environnement
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2023
• Etablissement(s) : Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : RAPSODEE - Centre de Recherche d'Albi en Génie des Procédés, des Solides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Groupe Energique et Environnement

Mots clés

Mots clés libres

Matériaux complexes

Pyrolyse lente/rapide

Gazéification

Gasification

Fast/slow Pyrolysis

Multilayer materials

Résumé

Les technologies thermochimiques, telles que la pyrolyse et gazéification, offrent une voie potentielle à l'échelle industrielle pour le recyclage ou la valorisation de divers types de déchets complexes contenant du plastique en matériaux et/ou produits chimiques à valeur ajoutée. Bien que le taux de recyclage mondial pour les plastiques reste encore trop peu élevé (31,1%) : le polyéthylène téréphtalate (PET) et le polyéthylène à haute densité (HDPE) étant les plastiques les mieux/plus recyclés par voie mécanique, les matériaux multicouches tels que les emballages alimentaires ne sont en revanche pas recyclés et sont ultimement enfouis ou brûlés. Dans cette étude, nous étudierons donc des voies de valorisation de ces matériaux complexes en combinant des méthodes de pré-traitement mécanique et de lavage à des traitements thermiques. Ici, la complexité du matériau (présence de plastique et cellulose) et les différents comportements thermiques des polymères devraient permettre d'abaisser les températures de traitements thermiques profitant ainsi des mécanismes synergétiques (transfert de l'hydrogène du plastique à la biomasse). Dans le cadre de valorisation par voie thermique, une stratégie expérimentale devra être aussi développée pour éviter les limitations de transferts de matières induites par la présence de phases fondues plastiques servant de barrière physique à la diffusion des matières volatiles et ainsi augmenter le nombre de réactions secondaires peu désirables favorisant l'apparition de molécules plus difficilement valorisables. Enfin, un bilan de matières appliqué aux polluants (molécules oxygénées, chlorées, azotées, soufrées et phosphorées) sera envisagé pour orienter l'utilisation des vecteurs énergétiques ou produits plateformes vers des applications spécifiques et maintenir les concentrations en éléments toxiques/polluants en deçà des limites autorisées.

Thermochemical technologies, such as pyrolysis and gasification, offer a potential industrial-scale route for recycling or upgrading various types of complex plastic-containing waste into value-added materials and/or chemicals. Although the global recycling rate for plastics is still too low (31.1%): polyethylene terephthalate (PET) and high-density polyethylene (HDPE) are the best/most mechanically recycled plastics, multilayer materials such as food packaging are not recycled and are ultimately landfilled or burnt. In this study, we will investigate ways of upgrading these complex materials by combining mechanical pre-treatment and washing methods with thermal treatments. Here, the complexity of the material (presence of plastic and cellulose) and the different thermal behaviors of the polymers should make it possible to lower heat treatment temperatures, taking advantage of synergetic mechanisms (transfer of hydrogen from plastic to biomass). In the context of thermal upgrading, an experimental strategy will also have to be developed to avoid the limitations on material transfer induced by the presence of plastic melt phases acting as a physical barrier to the diffusion of volatile materials, thus increasing the number of undesirable secondary reactions favoring the appearance of molecules that are more difficult to upgrade. Finally, a material balance applied to pollutants (oxygenated, chlorinated, nitrogenous, sulfurous, and phosphorus molecules) will be envisaged to direct the use of energy carriers or platform products towards specific applications and keep concentrations of toxic elements/pollutants below authorized limits.