Valorisation des plastiques automobiles (VHU) et d'équipements électriques électroniques (DEEE) par optimisation du recyclage des polyoléfines à base de polypropylène issues des VHU et DEEE. Apports du tri hyperspectralnNIR/MIR et analyse de la dégradation oxydative

Recovery of automotive plastics (ELVs) and electrical electronic equipment (WEEE) by optimizing the recycling of polypropylene-based polyolefins from ELVs and WEEE. Contributions of hyperspectral NIR/MIR sorting and analysis of oxidative degradation

• Auteur / Autrice : Nicolas Kimenau
• Direction : Didier Perrin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2026
• Etablissement(s) : IMT Mines Alès
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : PCH - Polymères, composites, hybrides
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : PCH - Polymères, composites, hybrides

Mots clés

Mots clés libres

Recyclage

Vieillissement

Tri hyperspectral

Polypropylène

Formulations

Recycling

Ageing

Hyperspectral sorting

Polypropylene

Formulations

Résumé

Le secteur automobile génère chaque année plusieurs centaines de milliers de tonnes de déchets plastiques à l'échelle européenne, principalement lors de la mise en fin de vie des Véhicules Hors d'Usage (VHU). Parmi les différentes familles de polymères utilisées dans les véhicules, les polyoléfines, en particulier le polypropylène (PP), représentent près de 40 % des plastiques embarqués. Ces matériaux sont massivement employés dans des pièces telles que les pare-chocs, tableaux de bord, revêtements intérieurs, boîtiers techniques ou passages de roue, en raison de leur faible densité, coût compétitif et bonnes propriétés mécaniques. Le polypropylène est souvent utilisé sous forme chargée (avec du talc, de la calcite, des fibres de verre) pour améliorer sa rigidité, sa tenue en température et son comportement au feu. Il peut également être modifié par copolymérisation avec du polyéthylène (PP-PE) ou par incorporation de caoutchouc éthylène-propylène (PP-EPR) ou d'EPDM, afin d'améliorer sa résistance à l'impact et sa flexibilité, notamment pour les pièces extérieures soumises aux chocs. Cependant, cette diversité des formulations rend le tri et le recyclage des fractions plastiques automobiles particulièrement complexes. La présence d'additifs minéraux, de stabilisants, de pigments (notamment les noirs de carbone) et de copolymères modifie les propriétés spectrales, thermiques et mécaniques des matériaux, rendant difficile leur séparation précise et la préservation de leur valeur fonctionnelle. En conséquence, une grande partie de ces plastiques, pourtant techniquement recyclables, sont aujourd'hui sous-valorisés ou incinérés. Or, les bénéfices potentiels du recyclage de ces plastiques sont majeurs : ➢ Réduction de la dépendance aux ressources fossiles (le PP est un dérivé pétrochimique), ➢ Diminution de l'empreinte carbone des produits finis (recycler du PP consomme environ 88 % d'énergie en moins que de le produire vierge), ➢ Réduction des coûts de production pour les industriels intégrant des plastiques recyclés de haute qualité, ➢ Réponse à la pression réglementaire croissante (Directive VHU, exigences de contenu recyclé dans les pièces automobiles, taxations sur plastiques vierges, etc.), ➢ Création d'un écosystème de recyclage local et circulaire, en lien avec les centres de déconstruction, les trieurs et les fabricants de pièces. Pour exploiter pleinement le potentiel de recyclage des polyoléfines issues de l'automobile, il est donc essentiel de maîtriser la variabilité des flux et de disposer de technologies de tri avancées capables de distinguer les formulations, copolymères et états de vieillissement. Dans cette optique, la collaboration avec PELLENC ST, leader dans le développement de systèmes de tri optique par imagerie hyperspectrale NIR et MIR, permet d'élever la qualité du tri en détectant les différences subtiles entre PP vierge, chargé, copolymérisé ou dégradé. Couplée à une analyse fine de la dégradation oxydative, cette approche ouvre la voie à un tri non seulement chimique, mais aussi fonctionnel, basé sur les propriétés intrinsèques des matériaux.

The automotive sector generates several hundred thousand tons of plastic waste annually at the European level, primarily from the end-of-life treatment of End-of-Life Vehicles (ELVs). Among the different families of polymers used in vehicles, polyolefins, particularly polypropylene (PP), represent nearly 40% of the plastics used. These materials are widely employed in parts such as bumpers, dashboards, interior trim, technical housings, and wheel arches, due to their low density, competitive cost, and good mechanical properties. Polypropylene is often used in filled form (with talc, calcite, or glass fibers) to improve its rigidity, temperature resistance, and fire performance. It can also be modified by copolymerization with polyethylene (PP-PE) or by incorporating ethylene-propylene rubber (PP-EPR) or EPDM, to improve its impact resistance and flexibility, especially for exterior parts subjected to impacts. However, this diversity of formulations makes the sorting and recycling of automotive plastic fractions particularly complex. The presence of mineral additives, stabilizers, pigments (especially carbon black), and copolymers alters the spectral, thermal, and mechanical properties of the materials, making it difficult to accurately separate them and preserve their functional value. As a result, a large proportion of these plastics, although technically recyclable, are currently undervalued or incinerated. However, the potential benefits of recycling these plastics are significant: ➢ Reduction of dependence on fossil resources (PP is a petrochemical derivative), ➢ Reduction of the carbon footprint of finished products (recycling PP consumes approximately 88% less energy than producing virgin PP), ➢ Reduction of production costs for manufacturers incorporating high-quality recycled plastics, ➢ Response to increasing regulatory pressure (ELV Directive, recycled content requirements in automotive parts, taxes on virgin plastics, etc.), ➢ Creation of a local and circular recycling ecosystem, in conjunction with dismantling centers, sorting facilities, and parts manufacturers. To fully exploit the recycling potential of polyolefins from the automotive sector, it is therefore essential to manage the variability of the waste streams and to have advanced sorting technologies capable of distinguishing between different formulations, copolymers, and stages of degradation. In this context, collaboration with PELLENC ST, a leader in the development of optical sorting systems using NIR and MIR hyperspectral imaging, makes it possible to improve sorting quality by detecting subtle differences between virgin, filled, copolymerized, or degraded PP. Coupled with a detailed analysis of oxidative degradation, this approach paves the way for sorting that is not only chemical but also functional, based on the intrinsic properties of the materials.