Baskets, panneaux photovoltaïques ou batteries, certains objets sont très difficiles à recycler parce qu’ils sont faits de nombreuses couches de différents matériaux... Au laboratoire ICMCB à Bordeaux, une équipe de scientifiques utilise les fluides supercritiques pour séparer les éléments. C’est un domaine entre le solide et le gazeux où les propriétés des matériaux sont étonnantes. Avec la participation de : Cyril Aymonier (CNRS), Jacob Olchowka (CNRS) et Thomas Voisin (IDELAM) de l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB, CNRS/Institut polytechnique de Bordeaux/Université de Bordeaux)
Category
🗞
NewsTranscription
00:00 Chaussures, emballages, batteries,
00:05 de nombreux objets du quotidien sont très difficiles
00:08 et parfois impossibles à recycler.
00:10 Mais plus pour longtemps.
00:12 A l'ICMCB de Bordeaux, sous la direction de Cyril Lemonnier du CNRS,
00:16 les chercheurs développent des solutions qui pourraient révolutionner le recyclage.
00:20 Pour cela, ils se servent de fluides dits « supercritiques »,
00:24 des fluides bien connus, comme le CO2 ou l'eau,
00:27 placés dans des conditions inhabituelles de température et de pression.
00:31 Dans ces conditions, ils acquièrent des propriétés étonnantes.
00:35 « Donc voilà une chaussure en fin de vie, une chaussure usagée en fin de vie,
00:38 et on va la placer dans cette autoclave avec du CO2 supercritique. »
00:42 L'autoclave, hermétiquement fermée, permet de contrôler les conditions de l'expérience.
00:53 On injecte du CO2 supercritique à une température de plus de 31°C
00:57 et une pression supérieure à 74 bar.
01:00 Et après une dizaine de minutes de ce traitement...
01:03 « Donc voilà les différents éléments de la chaussure qui ont été séparés après traitement.
01:11 Donc on voit notamment que les semelles se sont très bien délaminées
01:15 et qu'on a la tige de l'autre côté, puisque là on va avoir des matières plutôt plastiques
01:20 qui se recyclent très facilement les unes indépendamment des autres.
01:24 Et ici, majoritairement du polyester, qu'on connaît très bien
01:26 parce que c'est le même plastique que les bouteilles. »
01:29 Derrière ce qui a tous les aspects d'un tour de magie,
01:32 il y a une explication physique liée aux propriétés particulières des fluides supercritiques.
01:37 Pour mieux comprendre, prenons l'exemple du CO2.
01:40 « C'est bon, tu peux y aller ? »
01:42 Ici, du CO2 est injecté dans un tube.
01:48 Comme il est sous pression, il se trouve à l'état liquide.
01:52 Puis il est chauffé. Il disparaît peu à peu à l'œil.
01:58 Pourtant, il n'est pas à l'état gazeux. Ce CO2 est maintenant supercritique.
02:04 « Les molécules, dans des conditions supercritiques, elles sont schizophréniques.
02:08 Elles se disent « est-ce que je suis liquide ou est-ce que je suis gaz ? »
02:13 Et donc dans les conditions supercritiques, on va avoir ces propriétés intermédiaires
02:17 entre les propriétés du liquide et du gaz.
02:19 Donc le gaz, il va pouvoir aller partout, dans tous les volumes qui lui sont offerts.
02:23 D'un autre côté, le liquide, il va avoir la propriété de solubiliser des molécules. »
02:28 Ce CO2 supercritique est déjà utilisé pour fabriquer un produit bien connu,
02:33 le café décaféiné.
02:35 Il a ainsi remplacé des solvants chimiques permettant de produire un café plus sain.
02:40 « Le CO2 doit pénétrer à l'intérieur des grains de café,
02:44 mais également être en mesure de solubiliser la caféine
02:47 pour pouvoir l'amener à l'extérieur des grains de café et produire le café décaféiné. »
02:53 C'est aussi ce qui se passe dans le cas de la chaussure.
02:57 Le CO2 supercritique arrive à la fois à pénétrer entre les couches de matériaux
03:01 et à dissoudre la colle de la chaussure qui peut alors être extraite.
03:05 Les applications des fluides supercritiques dans le domaine du recyclage sont innombrables
03:10 et concernent notamment les secteurs de l'emballage et de la mode,
03:13 dont les deux plus gros producteurs mondiaux de déchets plastiques.
03:17 Avec l'explosion de la demande en véhicules électriques,
03:21 un autre enjeu de taille est celui du recyclage des batteries.
03:25 « Ce type de batterie, c'est le type de batterie qu'on peut retrouver dans des voitures électriques.
03:29 Il faut penser qu'il y en a des centaines, voire des milliers dans ce qu'on appelle des packs batterie.
03:33 À l'intérieur de ces batteries, on retrouve des électrodes
03:36 qui sont notamment composées d'éléments comme le nickel, le cobalt ou le lithium,
03:40 qui sont des éléments avec une très forte valeur marchande et qu'on essaie de récupérer, de recycler.
03:44 On part de ce type d'électrodes et là, Niel est en train de les découper en petits morceaux.
03:49 À l'échelle de laboratoire, on travaille sur des petites quantités pour pouvoir faire plusieurs tests
03:53 et définir les meilleures conditions pour récupérer tous ces éléments. »
03:56 L'enjeu de cette expérience ? Trouver les conditions de température et de pression optimales
04:03 qui permettront de séparer au mieux les métaux rares de l'électrode positive
04:07 et la feuille d'aluminium sur laquelle ils sont collés.
04:34 « C'est vraiment super. Il faut vraiment publier. Très très vite. »
04:40 « Il y a un enjeu qui est énorme.
04:56 Si on prend l'exemple des véhicules électriques ou de façon plus générale, de la mobilité,
05:01 on est en train de développer en France ce qu'on appelle des gigafactories
05:05 pour être en mesure de produire des batteries sur le territoire français.
05:08 Pour produire des batteries, il faut des matières premières,
05:11 mais nous n'avons pas ces ressources sur le sol français, d'où l'importance du recyclage.
05:15 On va pouvoir apporter des ressources dans ces gigafactories
05:20 grâce au recyclage des batteries en fin de vie aujourd'hui. »
05:23 Ce qui était jusqu'alors des déchets, pourrait donc devenir des ressources
05:28 et réduire nos besoins en extraction de matières premières.
05:31 C'est le principe de l'économie circulaire,
05:33 qui pourrait s'appliquer bientôt à une autre famille de matériaux, les composites.
05:37 Pour les recycler, c'est un autre fluide, l'eau supercritique, qui est utilisé.
05:44 « Prenez les dernières générations d'avions et de pales d'éoliennes.
05:48 Elles sont constituées de matériaux dits composites,
05:51 fibres de carbone noyées dans une matrice polymère.
05:54 Et ces matrices polymères sont difficilement recyclables.
05:57 L'eau supercritique va permettre de solubiliser la résine,
06:01 de l'extraire et de récupérer des fibres de carbone qui sont propres
06:05 et qui peuvent être réutilisées dans un nouveau matériau composite. »
06:09 Recycler, c'est bien. Utiliser des matériaux plus simples, ce serait mieux.
06:15 Mais quand des assemblages de matières complexes demeurent nécessaires,
06:19 les fluides supercritiques offrent une belle perspective.
06:24 Dernière étape à franchir pour cela, le passage du labo à l'échelle industrielle,
06:28 qui devrait avoir lieu dans les cinq prochaines années.
06:31 Pour aller encore plus loin, un grand programme de recherche
06:35 sur le recyclage, piloté par le CNRS, vient d'être lancé.
06:40 [Musique]
06:45 [Musique]
06:49 [Musique]
06:52 [Musique]
06:55 [Musique]
06:58 Merci à tous !