En 2020 et en 2021 paraissaient respectivement un article et un rapport intitulés « Recyclage chimique : où en sommes-nous » sur le site internet de Polyvia, l’Union des transformateurs de polymères.
Qu'est-ce que le recyclage chimique ?
Le recyclage chimique du plastique est un thème de plus en plus récurrent pour la filière plasturgie, à mesure que les matériaux qui en sont issus commencent à être mis sur le marché.
Recyclage chimique du plastique : définition
Le recyclage chimique des polymères désigne toutes les technologies permettant de reconvertir les plastiques en substances chimiques. La pyrolyse, l'hydrolyse ou encore la gazéification en font partie. Les substances ainsi obtenues peuvent alors être utilisées pour produire de nouveaux polymères, que l'on qualifie alors de "recyclés chimiquement", dont les propriétés sont comparables à celles des matériaux vierges. Elles peuvent également être utilisées pour fabriquer d'autres produits chimiques, comme des carburants.
Les technologies de recyclage chimique
D'après le cabinet de consulting Eunomia, qui se spécialise dans l'étude des problématiques liées au développement durable, trois grandes catégories de technologies se démarquent aujourd'hui dans le domaine du recyclage chimique des polymères.
- La purification à l'aide de solvants : ces technologies de recyclage moléculaire se basent sur le principe de solubilité, qui permet de séparer de façon sélective les matrices polymères de tout autre matériau. Le polymère est d'abord broyé, puis dissous à l'aide d'un solvant. Le solvant choisi est susceptible de différer en fonction des polymères : il faut en effet que le plastique se dissolve rapidement au contact de la substance, mais que les autres matériaux qui le contaminent demeurent inertes et ne se dissolvent pas. Les solides peuvent ensuite être séparés du polymère et ce dernier pourra ensuite être purifé. Une fois le procédé de purification achevé, le polymère est exposé à une solution non-solvante (process de précipitation) pour être solidifié. Il est alors considéré comme recyclé chimiquement.
- La dépolymérisation chimique : cela consiste à rompre la chaîne moléculaire d'un polymère afin de le faire retourner à son état précédent, celui du monomère. Une fois que la dépolymérisation a eu lieu, les monomères sont récupérés en vue d'être purifiés par distillation, précipitation ou cristallisation.
- La dépolymérisation thermique : également connue sous le nom de "thermolyse", cette technique consiste à rompre les chaînes polymère à l'aide d'un traitement calorifique. La pyrolyse, une technologie très utilisée pour le recyclage chimique des polymères, en fait partie.
Une autre technologie, dont la société française Carbios fait figure de proue, deffraie également la chronique. Il s'agit du recyclage enzymatique des plastiques. Dans le cas précis de Carbios, cette technologie est utilisée pour traiter des déchets en PET. Elle consiste à briser les chaînes polymères (dépolymérisation) à l'aide d'enzymes. Toujours selon Carbios, cette technique a le mérite de permettre de traiter tous types de déchets en PET, quelles que soient leur qualité ou leur coloration, et donc d'ouvrir la voie vers un "recyclage infini".
Les principaux acteurs du recyclage chimique
Investir dans le recyclage chimique s'avère être coûteux, comme évoqué ci-dessous. Aussi les principaux acteurs du recyclage chimique des plastiques en Europe sont des majors de la pétrochimie.
On peut par exemple citer Eastman, TotalEnergies, LyondellBasell ou encore Sabic, qui ont tous mis des grades polymères issus du recyclage chimique sur le marché au cours des deux dernières années. Certains acteurs de la pétrochimie ont toutefois préféré avoir recours à des coentreprises, ou à la création de spinoffs, pour se lancer dans l'aventure.
On observe également la montée en puissance de nombreuses startups, comme Plastic Energy, qui revient souvent dans le rapport téléchargeable plus bas, Carbios et Polyloop en France, ou encore Plastogaz.
Les acteurs du recyclage chimique des polymères ont pour ambition de positionner leurs technologies parmi les outils de lutte contre la pollution plastique. Leur développement et leur lancement à l’échelle commerciale s’avèrent toutefois coûteux
L’organisation PlasticsEurope, qui représente les fabricants de polymères à l’échelle européenne, présentait mi-2021 les prévisions d’investissement de ses membres pour les années à venir. Au moins 2,6 milliards d’euros doivent ainsi être investis dans le recyclage chimique des plastiques en Europe d’ici à 2025, et au moins 7,2 milliards d’euros d’ici à 2030. Nul doute que le montant des investissements prévus a progressé ces derniers mois.
Les choses bougent également en France. Le Ministère de la Transition écologique et le Ministère de l’Industrie annonçaient en janvier 2022 le lancement d’un appel à projets « Recyclage des plastiques ». Celui-ci est proposé dans le cadre du plan France 2030 et a pour objectif d’accélérer l’industrialisation des procédés innovants. Il représente 300 millions d’euros de financements.
Les défenseurs du recyclage chimique des polymères mettent avant les opportunités de traitement que ces technologies offrent pour les déchets mixes, les déchets contaminés et les plastiques les plus difficiles à recycler. Il s’agit en fait de se positionner comme une solution complémentaire au recyclage mécanique, et non une solution de remplacement.
Ces technologies font toutefois l’objet de critiques de plus en plus fortes de la part des ONG environnementales. Sont notamment dénoncées leur importante consommation énergétique et leur empreinte carbone.
Une inquiétude partagée par l’Agence européenne des produits chimiques (Echa), qui publiait un rapport sur le sujet en août 2021.
Des craintes s’élèvent également du côté des acteurs de la filière du recyclage mécanique des plastiques. Certains redoutent que le décollage commercial des acteurs du recyclage chimique ne vienne durcir la compétition sur le marché des déchets, déjà exacerbée par la crise sanitaire. Le risque le plus important étant que les déchets plastiques les plus faciles à traiter mécaniquement ne prennent le chemin des sites de recyclage chimique.
Selon ecoprog, un cabinet allemand de consulting, plus de 90 projets de recyclage chimique des polymères plus ou moins avancés étaient actifs dans le monde en 2021, mais seulement 20 sites avaient déjà démarré. La plupart d’entre eux n’opéraient pas encore à une échelle commerciale. Dans tous les cas, l’Europe et les Etats-Unis s’imposaient comme les leaders de ce marché, avec une préférence pour la pyrolyse pour la première et pour le « waste-to-fuel » pour les seconds.
En ce qui concerne ce dernier point, le service Performance économique de Polyvia a plutôt collecté des informations allant dans le sens de la progression des solutions waste-to-plastics en Amérique du Nord.
L'accélération de l'économie circulaire enjoint par ailleurs la pétrochimie à adopter un nouveau vocabulaire, dont les derniers exemples en date sont les expressions "Mass Balance" et "International Sustainability and Carbon Certification (ISCC)". La première désigne une méthode de chaîne de traçabilité permettant aux feedstocks fossiles et renouvelables d'être mélangés dans la production mais séparés financièrement. La seconde est un système de certification pour la biomasse et les bioénergies.
Les pétrochimistes ayant les certifications ISCC ou ISCC-PLUS, par ailleurs de plus en plus nombreux, peuvent suivre leurs matériaux tout au long de la chaîne de valeur et prouver que leur output respecte les objectifs réglementaires nationaux et internationaux, comme ceux du Green Deal de l'UE ou du New Green Deal des Etats-Unis. Certaines certifications annoncées en 2021 ont été incluses dans ce rapport.
Plusieurs pétrochimistes ont décroché ces certifications peu avant la nouvelle année. C'est le cas de Covestro qui fournira des TDI certifiés ISCC-PLUS au chinois Sinomax. Dow a aussi fait certifier 5 sites de production supplémentaires (Freeport (Etats-Unis), Tarragone (Espagne), Terneuzen (Pays-Bas), Boehlen et Schkopau (Allemagne)) où seront utilisés des feedstocks issus du recyclage avancé ou alors biosourcés. Ineos a enfin fait certifier ses sites nord-américains de Channahon (Illinois), de Texas City (Texas) et d'Altamira (Mexique).
Vous lisez un extrait du rapport téléchargeable
Ces deux publications ont suscité un vif intérêt de la part des adhérents du syndicat professionnel, mais également chez d’autres acteurs. L’évolution des cadres réglementaires européen (Directive SUP, « plastic tax », stratégie économie circulaire des plastiques) et français (Loi Agec, REP…) viennent renforcer l’intérêt et la curiosité des acteurs de la filière plasturgie et composites vis-à-vis des solutions de recyclage chimique des polymères.
Consultez la publication sur le recyclage chimique des plastiques en 2019
Consultez la publication sur le recyclage chimique des plastiques en 2020
Téléchargez le rapport sur le recyclage chimique des polymères dans le monde en 2020
Cette nouvelle édition du rapport « Recyclage chimique : où en sommes-nous ? » se concentre sur les annonces marquantes de 2021 et, parce que sa publication est plus tardive que pour les éditions précédentes, celles de janvier 2022.
Ce document a été produit entre février et mars 2022 par le service Performance économique de Polyvia. Il réunit des informations recueillies dans le cadre des activités de veille économique du service, et ce depuis le 1er janvier 2021.
Les informations proposées à la lecture ci-dessous ayant été recueillies à partir de plusieurs articles de presse, publiés par des sources différentes et dans différentes langues, il est possible qu’elles contiennent des erreurs ou des imprécisions, ou encore que certaines actualités aient été omises. N’hésitez pas à nous les signaler si vous en remarquez. Vous pouvez également demander à y faire figurer les innovations et projets de votre entreprise.
Contact : Bibiane Barbaza
Téléchargez gratuitement le rapport de veille de Polyvia sur le recyclage chimique des plastiques en 2021
Ce rapport réunit les publications collectées par le service Performance économique de Polyvia dans le cadre de ses activités de veille stratégique. Les publications consultables dans ce document sont parues entre janvier 2021 et janvier 2022 inclus.
Bonne lecture !
Extrait du rapport téléchargeable sur le recyclage chimique des plastiques.
Vous retrouverez dans cet extrait une partie des annonces relatives aux investissements, à la commercialisation de matériaux ou aux avancées de R&D d’avancées du marché européen du recyclage chimique des matières plastiques.
Nous vous recommandons de télécharger le rapport PDF pour accéder à la totalité des informations pour tous les continents.
Borealis a officiellement démarré la production de polypropylène à partir de matières premières renouvelables fournies par Neste sur ses sites belges de Kallo et Beringen. C'est la première fois que le pétrochimiste remplace les matières premières issues du pétrole à l'échelle commerciale. Les deux sites belges ont concomitamment reçu la certification ISCC pour ces grades PP, commercialisés sous la gamme EverMinds™.
Neste utilise ainsi le propane renouvelable produit à l’aide de sa technologie NEXBTL™ pour approvisionner le site de déshydrogénation de propane de Kallo. Celui-ci est ensuite converti en propylène et transformé en polypropylène.
Unipetrol a démarré la construction d’un nouveau site de pyrolyse à Litvinov, en République Tchèque, pour y transformer des déchets plastiques en matières premières pouvant être utilisées pour la production de nouveaux polymères. Il doit être opérationnel d'ici trois ans.
Ce projet reçoit 700 000 euros de financements de la part du Ministère tchèque de l’Industrie et du Commerce. Il s’inscrit également dans la participation d’Unipetrol au projet d’économie circulaire Pyrekol, mené en collaboration avec l’Université de Chimie et de Technologies de Prague.
Le nouveau site d’Unipetrol utilisera la technologie « Biogreen » développée par la société française ETIA, basée à Compiègne, qui permet de convertir de la biomasse, des plastiques ainsi que d’autres types de déchets en énergie ou en produits renouvelables.
Un procédé pour convertir des déchets plastiques ayant atteint la fin de leur cycle de vie en nanotubes de carbones fait l'objet d'un dépôt de brevet par la société galloise Trimtabs Ltd.. L'invention permet de réduire les coûts de production grâce à l'utilisation de substances chimiques non-conventionnelles.
Le brevet met notamment en avant les désavantages liés à l’utilisation de méthodes conventionnelles pour transformer des polymères en nanotubes de carbone. Il y est expliqué que la pyrolyse, avec ou sans utilisation de catalyseur, effectuée à très haute température ne permet pas la conversion totale des polymères.
Le projet espagnol RepescaPlas qui, au cours de ses deux premières années, a permis la collecte de près de cinq tonnes de déchets plastiques marins dans différents ports d’Espagne, est finalement entré dans sa troisième phase. Cette dernière doit permettre d’obtenir de nouveaux matériaux grâce au recyclage chimique de ces déchets. Des déchets en PEBD et en PET avaient déjà été recyclés mécaniquement.
Le lancement de cette nouvelle phase a permis l’entrée de la Fondation du Port de Valence dans le projet. Les déchets collectés ont d’abord été identifiés, classés et géolocalisés à l’aide de la plateforme MARNOBA et de pêcheurs.
Il s’agit désormais d’utiliser la pyrolyse pour recycler d’autres types de déchets et utiliser les matériaux ainsi obtenus pour fabriquer des produits utiles aux associations de pêcheurs qui participent au projet. Aimplas, le centre technique espagnol de la plasturgie, est l’un des parties prenantes.
Carbios et TBI ont annoncé que leur technologie de recyclage enzymatique est capable de dépolymériser 90% des volumes de PET traités en seulement 10 heures. Il s'agit d'un véritable bond technologique puisque le procédé ne dégradait à l'origine que 1% des volumes en plusieurs semaines.
Ce nouveau procédé pourrait, à terme, être utilisé pour recycler du PET sur le mode bottle-to-bottle. Si la technologie de Carbios n’est pas la seule à utiliser des enzymes pour dépolymériser le PET, ses concurrentes se basent souvent sur l’hydrolyse. Or, le PET est un matériau difficile à dégrader via cet usage. Ce type d’enzymes a donc une productivité limitée.
La FEAD, l'organisation européenne qui représente les sociétés privées de gestion des déchets, publiait les résultats de son analyse sur le recyclage chimique en décembre 2019. Chemical Recycling Europe a toutefois souhaité clarifier certaines informations et souhaitait mettre en place une collaboration entre les différents acteurs de la filière.
Plastic Energy Ltd. Est une start-up dont les ambitions dans le secteur du recyclage chimique sont élevées. Elle vise à devenir l’un des leaders de la production de carburants et feedstocks de seconde génération pour fabriquer des plastiques issus de matériaux en fin de vie.
La société, basée au Royaume-Uni, a développé une technologie d’anaérobie thermale (Thermal Anaerobic Technology », qui permet de recycler chimiquement des polymères. Elle possédait deux sites industriels en Espagne, à Almeria et Séville, en début d’année. Ces dernières fonctionnent désormais 330 jours par an, 24h sur 24, 7 jours sur 7. Plastic Energy est donc en mesure de commercialiser son produit, les TACOILS, auprès des pétrochimistes.
Ineos et Plastic Energy ont déclaré cette année vouloir construire un nouveau site de recyclage chimique basé sur la pyrolyse. Le démarrage de ce dernier est prévu pour 2023. Il utilisera la technologie TAC de Plastic Energy pour fabriquer des TACOILS, qui pourront à leur tour être utilisés comme des matières premières pour produire des polymères.
L’emplacement du site n’a pas encore été officiellement dévoilé. Il produira en revanche près de 30 000 tonnes par an de PEBD, de pEBD-L, de PEHD, de PP et de PS.
Recycling Technologies Ltd., un spécialiste des technologies de recyclage, et le Campus Brightlands Chemelot, un hub technologique dédié à la recherche et à l'innovation, ont signé un premier accord pour installer pour la première fois le système de recyclage chimique RT7000 de Recycling Technologies en Europe.
Le système RT7000 est une technologie brevetée évolutive permettant de recycler des déchets plastiques de mauvaise qualité en matières premières, désignées sous la marque Plaxx. Celles-ci peuvent ensuite être utilisées pour fabriquer des polymères. Cette technologie vise essentiellement les déchets plastiques destinés à être enfouis, incinérés ou exportés.
Le Campus Brightlands Chemelot a été choisi en raison de sa proximité avec le hub pétrochimique formé par Anvers et Rotterdam, qui représente à lui seul 40% de l’industrie chimique européenne.
Aimplas, le centre technique espagnol de la plasturgie, participe au projet Enzplast2, qui est soutenu par l’Ivace et cofinancé par les fonds Feder de l’UE via le Programme opérationnel Feder de la Communauté Valencienne 2014-2020.
Le projet Enzplast2 a déjà conclu une année consacrée au développement de nouvelles méthodes de synthèse de polymères plus sûrs pour la santé humaine et à moindre impact environnemental. Des enzymes ont ainsi été utilisées à la place de catalyser métalliques pour obtenir des polyesters à partir de déchets plastiques.
Leur substitution aux catalyseurs métalliques permet de réduire la consommation énergique lors du procédé de polymérisation, et les matériaux obtenus auraient une toxicité moindre pour la santé humaine.
Total est entré en partenariat avec la société étasunienne PureCycle Technologies afin de développer le recyclage chimique des polymères.
Total s’est notamment engagé à acheter une partie de la production de PureCycle Technologies aux Etats-Unis et à travailler sur l’installation d’une usine en Europe. La technologie de PureCycle Technologies traite essentiellement les polypropylènes.
Des chercheurs des Universités de Birmingham et de Bath ont développé un procédé de recyclage "plus rapide et efficace" pour les bioplastiques dérivés des plantes. Ce procédé de recyclage chimique permet aussi de les transformer en solvant biodégradable pour les industries cosmétiques et pharmaceutiques.
D’après les chercheurs, cette méthode de recyclage chimique est plus rapide que les techniques habituelles. Elle vise principalement le traitement des PLA et utilise un catalyseur à base de zinc, ainsi que du méthanol.
La marque de fromage frais appartenant au groupe Mondelez sera commercialisée en Europe dans des barquettes fabriquées par le plasturgiste Berry. Celui-ci utilisera les « polymères circulaires » de SABIC, qui sont issus du recyclage chimique.
Ces nouveaux emballages seront mis sur le marché en 2022.
Ineos Styrolution a publié le rapport final de son projet de recherche ResolVe, qui vise à transformer des déchets plastiques post-consommateur en PS en matière première à haute valeur ajoutée. Le rapport conclut que la dépolymérisation est une solution idéale pour recycler le PS et utiliser les matériaux ainsi obtenus pour des applications de contact alimentaire.
Ces recherches ont notamment prouvé que 75% des monomères issus du recyclage chimique peuvent être traités pendant l’étape de purification et être réintégrés dans la boucle de production de polystyrène avec succès.
Le pétrochimiste a annoncé le lancement d’une nouvelle génération de ses grades Tritan. La gamme Tritan Renew intègre jusqu’à 50% de matériaux issus du recyclage chimique, selon le principe de mass balance.
Ces nouveaux matériaux offrent les mêmes performances techniques que leurs équivalents vierges. Leur production a été lancée à l’échelle commerciale fin 2019. Ils sont certifiés ISCC.
Le partenariat entre Eni et Nextchem, auquel s'est joint la division "projets verts" de Maire Tecnimont, a été lancé il y a un an et commence à accélérer. Les deux groupes annoncent en effet un projet commun pour bâtir l'infrastructure de recyclage chimique de l'Italie, avec la construction d'un site dédié à Taranto, qui coopérera avec le site waste-to-hydrogen d'Eni à Porto Marghera et sa bio-raffinerie à Livorno.
Les trois sites utiliseront la technologie de recyclage chimique de déchets post-consommateur, baptisée plasmix, de NextChem, pour traiter des matériaux qui ne peuvent être recyclés mécaniquement.
BASF a signé un accord avec New Energy, une société spécialisée dans la pyrolyse des pneus usés, dans le cadre duquel cette dernière s’engage à lui fournir 4000 tonnes par an d’huiles de pyrolyse. BASF utilisera ces dernières dans sa production de substances chimiques.
BASF a déjà utilisé ces huiles dans son site pilote de Ludwigshafen, en Allemagne, à travers son projet ChemCycling lancé en 2018.
L’accord prévoit également une étude de faisabilité pour intégrer d’autres types de déchets plastiques dans la production de substances chimiques à l’aide de la technologie de pyrolyse de New Energy.
L’institut français du pétrole et des énergies nouvelles (IFPEN) et Axens ont annoncé leur intention de collaborer avec Jeplan pour développer un procédé de recyclage chimique du PET. Un accord de développement et de commercialisation a été signé en ce sens.
La collaboration utilisera notamment le site pilote de Jeplan au Japon, où sont recyclés des textiles depuis 2018, à hauteur de 2000 tonnes annuelles. Le procédé développé depuis six ans par l’IFPEN et Axens y sera ainsi testé. Il rend possible la transformation de bouteilles en PET opaque en PET transparent compatible avec le contact alimentaire. Le matériau obtenu via ce procédé pourrait être commercialisé à l’échelle mondiale dès la fin de l’année 2023.
Le groupe français Suez est entré en partenariat avec la société canadienne Loop Industries dans le but de fabriquer du PET compatible avec le contact alimentaire. Ce matériau se devra d’être « recyclable à l’infini ».
Pour ce faire, un site de production baptisé « Infinite LoopMC » sera construit en Europe de l’Ouest. Il sera capable de fabriquer 75 000 tonnes de PET par an. Suez a choisi Loop pour sa technologie de recyclage chimique. Cette dernière sera utilisée sur par ce nouveau site.
UAB Neo Group, un producteur lituanien de résines plastiques, prévoit d’utiliser 30% de matières plastiques recyclées dans ses process de production grâce au brevet qu’elle vient de déposer auprès de l’UE. Ce dernier décrit une technologie de recyclage chimique pour le PET.
La méthode développée se base sur la « glycolyse douce », qui permet de nettoyer et préparer parfaitement le PET à une réintroduction dans un process de production de résine standard. Ce procédé permettrait à Neo d’intégrer jusqu’à 30% de contenus recyclés dans sa production.