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Manufacture, automobile, batteries
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Les matériaux composites ont connu un grand essor durant ces dernières années, dans des industries variées comme l’aéronautique, l’automobile, le bâtiment ou encore le sport. Ces matériaux se distinguent de par leurs structures et leurs propriétés. En effet, ils présentent une structuration complexe. Ils intègrent différents composants (renforts et matrices) dans le but d’en associer les propriétés pour atteindre des performances inédites. La matrice du composite agit comme un liant et assure la cohésion du matériau. Les renforts (comme leur nom l’indique) viennent quant à eux renforcer le matériau. Ils sont donc sélectionnés en fonction des propriétés visées.
On catégorise généralement les matériaux composites selon le type de matrice utilisée (Figure 1)
Le prix des matériaux composites et donc, par extension, leur attrait pour certaines industries, est grandement dépendant de celui des renforts.
Ainsi, il est intéressant d’employer à nouveau ces renforts lorsque le matériau arrive en fin de vie et que le recyclage est possible. Par exemple, les fibres de carbone pouvant être trouvées dans certains déchets composites peuvent être revalorisées à des prix bien supérieurs aux fibres de verre « neuves ». En outre, des efforts sont consentis par les industriels pour le recyclage et la valorisation des matériaux composites. Notamment face à une pression réglementaire de plus en plus importante. Cela aboutit à la mise en place de nouvelles filières de traitement des composites. Ainsi qu’à d’importants efforts de recherche dans ce domaine. Principalement pour des matrices organiques et des renforts en fibre de carbone.
En effet, le recyclage des composites à matrices organiques plastiques est problématique. Afin d’assurer une cohésion maximale des fibres avec la matrice, ce qui permet par exemple une transmission optimale des efforts mécaniques, des traitements de surface (oxydation, dépôt d’ensimage) sont appliqués aux fibres. Des charges peuvent également être ajoutées à la formulation de la matrice. De par leur objectif même, ces différents traitements et ajouts ont un impact négatif sur la capacité du composite à être recyclé. En effet, il est alors nécessaire de rompre les liaisons entre la matrice et les renforts.
Dans ce contexte, plusieurs voies peuvent être envisagées pour la valorisation des déchets composites. Et plus particulièrement de ceux à matrice organique (Figure 2) :
Figure 2 : Différents procédés pouvant être employés pour le recyclage des composites à matrices organiques .
Dans le cas de procédés thermiques et chimiques, une fois que les renforts ont été séparés de la matrice, il est possible de les réutiliser dans d’autres matériaux composites. Pour les fibres de carbone, des travaux ont ainsi été entrepris pour étudier l’impact de certains procédés thermiques et chimiques sur les propriétés mécaniques des fibres. Mais également sur leur état de surface, conditionnant les propriétés du matériau composite à fibres recyclées.
Plastic Omnium a par exemple lancé la production de pièces de structure en matériau composite à base de fibres de carbone recyclées pour un grand constructeur automobile européen. Il a ainsi mis en évidence le potentiel des fibres recyclées pour des applications de haute technicité. De la même manière, ELG Carbon Fibre a collaboré avec Gordon Murray, designer renommé du secteur de la F1, pour développer un châssis entièrement en composites à renforts carbone, intégrant des panneaux composites à fibres de carbone recyclées (Figure 3).
Figure 3 : Châssis développé par ELG Carbon Fibre et Gordon Murray. Crédit photo : Gordon Murray Design.
Notamment de par la conservation des propriétés mécaniques intéressantes des renforts, et de par l’importance des investissements consentis par les différents acteurs du secteur. Le recyclage des composites attire même des investissements d’entreprises spécialisées dans le recyclage complexe d’autres pièces automobiles. Par exemple, les pneus avec Pyrum Innovations, en adaptant leurs procédés aux matrices et renforts. Ces efforts permettront de limiter l’impact environnemental de l’utilisation de ces composites. Vers une mise au vert toujours plus importante du secteur automobile et sa participation grandissante l’économie circulaire.