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En 2021, Allizé-Plasturgie devient en savoir plus
Cycle de vie et économie circulaire des plastiques

21 juillet 2020

Cycle de vie et économie circulaire des plastiques

Comment concilier les innombrables bénéfices des matières plastiques dans notre quotidien et notre responsabilité environnementale ? L'institut Arts et Métiers de Chambéry intègre dès la conception les impacts environnementaux des produits contenant des plastiques aux côtés de leur performance d'usage grâce à l'ingénierie du cycle de vie.

Depuis le siècle dernier, les matières plastiques ont permis le développement d'innombrables objets aux fonctionnalités nouvelles dans des domaines variés : emballage alimentaire, habillement, mobilier, santé, transports, TIC, électronique, bâtiment, etc. Cette ubiquité s'explique par des propriétés très spécifiques (résistances, légèreté...), la facilité et rapidité de mise en oeuvre pour des formes complexes, la très grande variété de résines, compounds et composites pour répondre aux besoins et innover, et enfin une certaine abondance des matières premières fossiles à l'origine de cette chimie. 

Mais il y a des conséquences sur l'environnement, tant la dispersion de déchets plastiques de toutes tailles dans le monde impacte durablement les écosystèmes. Réutiliser et collecter davantage font partie de la solution. Mais les enjeux environnementaux sont aussi liés aux émissions de substances toxiques lors de la synthèse, la mise en forme, l'usage ou lors de la lixiviation des déchets sur terre ou dans l'eau (microparticules, retardateurs de flamme bromés et phthalates maintenant restraints par RoHS, etc.), les émissions de CO2 en cas d'incinération, et l'épuisement des ressources fossiles. Les déchets plastiques deviennent ainsi un gisement à mieux valoriser notamment en Europe. 

Faut-il supprimer les plastiques d'origine fossile ?
De nombreux développements ont conduit à des matériaux alternatifs parfois questionnables car le risque de transfert d'impact environnemental est réel. Par exemple, certains matériaux biosourcés entraînent une pression sur les terres agricoles et la biodiversité, et ne sont pas pris en charge par les filières de recyclage à ce jour.

Une économie circulaire à plus faible impact environnemental permettra de mieux utiliser et recycler les matières plastiques afin de continuer à bénéficier de leurs avantages fonctionnels. Mais l'exemple précédent montre que pour faire les bons choix de développement durable et éviter "les fausses bonnes idées", il faut considérer l'ensemble du cycle de vie des matériaux et/ou produits (extraction matière, transformations, transport, usage, fin de vie) et plusieurs types d'impacts en plus du seul réchauffement climatique. C'est la méthode scientifique d'analyse de cycle de vie, ACV (ISO 14040), référencée dans la norme "Matières plastiques - Aspects liés à l'environnement" (ISO 17422). 

La chaire mines urbaines

Ecosystem finance cette chaire de recherche pour améliorer le recyclage des matériaux issus des déchets d'équipements électriques et électroniques et l'éco-conception des produits. Aux côtés des Mines ParisTech et de Chimie ParisTech, les Arts et Métiers ont en charge la problématique des plastiques. Dès 2014, la Chaire s''est focalisée sur les technologies de tri. La nouvelle version (2019-2023) vise à développer l'intégration de plastiques recyclés de qualité dans les nouveaux équipements : comment lever les freins techniques, réglementaires, économiques, culturels... tout en s'assurant du gain environnemental ? 

Pour des produits complexes multi-composants et multi-matériaux, tels que les équipements électriques et électroniques ou l'automobile, le nombre de paramètres augmente encore. La très grande variété des résines et compounds plastiques pour répondre aux multiples applications et la longue durée de vie (3 à 20 ans) complexifient la conception et le traitement en fin de vie. En effet, le démantèlement et les technologies actuelles de tri ne permettent pas toujours une qualité suffisante pour un recyclage mécanique qui peut même ne plus être pertinent... Diminuer le nombre de matériaux et grades plastiques est donc souhaitables. En mêlant intimement électronique et plastique, la plastronique introduit ainsi une nouvelle difficulté même si elle amène économie de matière et nouvelles fonctions. L'allongement de la durée de vie que demande la loi Economie Circulaire de février 2020 va aussi modifier le choix des plastiques sur des critères techniques et réglementaires à anticiper. Une méthodologie  scientifique est donc utile pour bien caractériser ou quantifier le rôle de tous ces paramètres dans le choix des options techniques, dès la conception en anticipant les phases de production, d'usage et de fin de vie. L'institut Arts et Métiers de Chambéry met en place cette ingénierie contenant du plastique (voir schéma) tant en recherche qu'en accompagnant des industriels en formation ou R&D. 

Schéma Cycle de vie et économie circulaire des plastiques en R&D
Pour faire les meilleurs compromis durables, il faut considérer l'ensemble du cycle de vie.

L'institut a développé des compétences pour l'innovation durable et l'économie circulaire, en collaboration avec l'I2M (Laboratoire I2M : Institut de Mécanique et d'Ingénierie, au sein des Arts et Métiers campus de Bordeaux (CNRS - UMR 5295), avec des outils d'ACV et un laboratoire de caractérisation (in situ et au PIMM : Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux, au sein des Arts et Métiers campus de Paris (CNRS - UMR 8006)). La démarche d'ICV aboutit à des méthodologies de conception et des indicateurs de suivi de performance sur le cycle de vie global pour des produits/procédés/filières, prenant en compte les aspects environnementaux, mais aussi bien sûr les contraintes techniques, réglementaires, sanitaires, sociétales et économiques. 

Certains projets sont initiés par une nécessité de traitement de déchets : c'est le cas de la Chaire Mines Urbaines. D'autres sont orientés sur une innovation produit, comme le partenariat avec Plastic Omnium qui est entré dans une nouvelle phase sur l'éco-innovation d'un hayon intelligent (projet Ademe Perfecto). De plus en plus d'acteurs, locaux sur le site de Savoie Technolac, régionaux ou nationaux, sont engagés sur l'éco-conception intègrant tout le cycle de vie du produit. En parallèle à son adhésion à Allizé-Plasturgie en 2019, l'Institut déploie sa démarche avec des partenaires tels qu'IPC, l'Université Savoie-Mont-Blanc, Axelera, Auvergne Rhône-Alpes Entreprises. 

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