Le polyuréthane est le sixième polymère le plus utilisé industriellement. En raison d’une grande polyvalence et d’excellentes propriétés mécaniques, ce matériau s’est imposé dans de nombreuses applications industrielles : mousses rigides ou bien flexibles, joints, adhésifs, pièces techniques. Il est aujourd’hui une alternative économique à d’autres matériaux comme le PVC ou le polystyrène. Il devrait passer d’un marché estimé à 7,7 millions de tonnes en 2023 à plus de 9 millions de tonnes en 2030. Cependant cette grande variété de forme rend le polyuréthane plus complexe à recycler : actuellement 50 % du polyuréthane finit en décharge et n’est pas recyclé. Afin de résoudre ce problème, les recherches sur le recyclage du polyuréthane ont presque quadruplé en l’espace de 10 ans. Et aujourd’hui ce sont les approches de dépolymérisation et de recyclage biologique qui connaissent un fort engouement en raison de leur potentiel de circularité. Dans cet article, Alcimed explore les différentes filières de recyclage disponibles pour le polyuréthane. Quelles sont-elles ? Quelles sont leurs limites, et quelles sont les nouvelles solutions d’amélioration ?
Le recyclage mécanique du polyuréthane (PU) s’est rapidement développé. C’est aujourd’hui une méthode couramment utilisée à grande échelle transformant les déchets en flocons, granulés ou poudre. Ainsi la société Mobius technologie a la plus grande usine de recyclage de polyuréthane au monde avec une capacité annuelle de production de mousse polyuréthane rigide et souple de 14 000 tonnes. C’est une approche qui au final dégrade les propriétés de la matière initiale. Elle présente également des limitations en termes de coût de traitement ce qui restreint les potentiels nouveaux usages.
Afin d’apporter de nouvelles perspectives de réemploi, les voies de recyclage chimique se sont développées. Des approches basées sur la glycolyse, l’hydrolyse ou bien l’aminolyse permettent de produire à partir du polyuréthane des intermédiaires comme des polyols qui peuvent être à nouveau utilisés comme des building blocks réactionnels. Malgré son efficacité, le recyclage chimique présente certaines limitations. En effet, les paramètres du procédé varient selon le type de produit à recycler ce qui complique l’industrialisation. Le coût de ces procédés représente également un obstacle. Cependant ces approches connaissent un intérêt grandissant depuis la décision de la Chine en 2018 d’interdire l’importation de déchets plastiques occidentaux et la hausse du prix des traitements mécaniques et thermiques. Des projets européens comme UrbanRec ou PURESmart témoignent de ce dynamisme.
A la suite des développements sur le PET, la dépolymérisation enzymatique s’intéresse aux polyuréthanes. Des résultats prometteurs ont été obtenus sur la famille polyisocyanurate où des microorganismes ont réussi à dégrader les liaisons ester présentes dans ce polymère. Contrairement aux technologies traditionnelles, souvent inefficaces pour recycler ce matériau, cette méthode offre plusieurs avantages prometteurs. Elle permet une réincorporation complète des matières recyclées dans le processus de production pour obtenir un matériau final de qualité comparable à celle du matériau neuf. De plus, elle présente la capacité de recycler des matériaux complexes, tels que les composites, les mélanges, qui sont difficiles à traiter avec les méthodes classiques. Ces approches présentent encore une faible maturité technologique car il n’existe pas une voie commune pour traiter tous les polyuréthanes. Des approches au cas par cas doivent être menées. Toutefois, en raison de leur intéressant potentiel de circularité, plusieurs industriels, tels que Covestro, Eurofoam, et Soprema explorent activement cette voie laissant entrevoir de belles avancées.
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Il faut enfin noter l’émergence de travaux pour développer des polyuréthanes plus recyclables. Des recherches académiques sont en cours pour modifier le polyuréthane afin de le rendre biosourcé, entièrement biodégradable et/ou plus adapté à la dépolymérisation enzymatique. Un fort potentiel réside dans l’utilisation de polyols et d’isocyanates dérivés d’huiles végétales (soja, colza, ricin, etc.), ainsi que dans l’ajout de chaînes allongeuses spécifiques et de polyesters aliphatiques biodégradables, d’après les recherches menées par l’Institut de Technologie de la Fermentation et de Microbiologie de l’Université de Technologie de Łódź, en Pologne. Même si ces innovations ne résolvent pas immédiatement le problème du recyclage des polyuréthanes, elles présentent un intérêt majeur pour l’avenir. Ces modifications pour le rendre biosourcé et biodégradable, en utilisant des composants dérivés d’huiles végétales et des polyesters dégradables, pourraient offrir des solutions plus écologiques à long terme avec des perspectives vers des matériaux plus durables et plus faciles à traiter, tout en réduisant l’impact environnemental des polyuréthanes traditionnels. Ce qui renforcerait l’attractivité déjà élevé de ce matériau !
Dans un contexte où les industriels cherchent à rationaliser le nombre de matériaux à utiliser et donc faire des choix notamment pour des logiques de recyclage, les promesses de développer de nouvelles approches de recyclage chimique et de dépolymérisation enzymatique du polyuréthane sont d’un grand intérêt. Ces approches combinés aux efforts de produire les polyuréthanes de façon plus durable avec de nouvelles alternatives à certains de ces constituants comme les isocyanates laissent augurer un bel avenir aux polyuréthanes ! Alcimed peut vous accompagner dans la mise en place d’une démarche de circularité, ou plus largement, dans votre stratégie RSE. N’hésitez pas à contacter notre équipe !
A propos de l’auteur,
Vincent, Directeur de l’équipe Chimie et Matériaux d’Alcimed en France.
Manon, Consultante dans l’équipe Chimie et Matériaux d’Alcimed en France.
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