Recyclage chimique : où en sommes-nous ?

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 ou techniques 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.

La filière mondiale du recyclage chimique encore en phase de test

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

Un fort potentiel d’investissement en Europe

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.

Le recyclage chimique pas à l’abri des critiques

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.

Une répartition régionale des technologies selon leurs types ?

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.

Apparition d’un nouveau jargon

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. 

Attention, un site de "recyclage chimique des plastiques" ayant décroché une certification ISCC-PLUS n'est pas pour autant capable en 2023 de produire des polymères 100% recyclés. C'est là tout l'enjeu du principe de Mass Balance, qui permet aux acteurs du secteur de certifier que leurs produits incorporent au moins une part - variable selon les producteurs - de matières recyclées ou, dans le cas des matières premières issues de la biomasse, biosourcées. 

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. 

Contexte

2022 n’a pas échappé à la règle : le recyclage chimique des polymères a continué à susciter l’intérêt des industriels de la plasturgie comme de la pétrochimique, mais également celui des institutions politiques en Europe et ailleurs. L’annonce du projet d’investissement d’Eastman en Normandie en constitue un exemple édifiant, puisque celle-ci a été faite conjointement par Mark Costa, le CEO du groupe, et Emmanuel Macron.

Evolutions réglementaires à l’horizon…

Les investissements et le démarrage de (rares) capacités de recyclage chimique de déchets plastiques a également éveillé l’intérêt d’instances réglementaires. Le Michigan devenait en décembre 2022 le 21ème Etat des Etats-Unis à adopter une législation sur le sujet. Celle-ci ambitionne d’encourager les investissements du secteur, bien que plusieurs voix se soient élevées pour s’y opposer, en invoquant notamment l’impact environnemental potentiel de ces technologies.

En Europe, la Commission européenne adoptait en septembre 2022 une législation visant à mettre à jour les règles relatives à l’utilisation de matières plastiques recyclées pour des applications de contact alimentaire. Il s’agissait désormais de tenir compte tant des polymères issus du recyclage mécanique que de ceux issus du recyclage chimique.

Le service Performance économique n’a pas trouvé trace de réglementations équivalentes, effectives ou en cours de construction, pour les autres régions du monde. Cela ne signifie pas pour autant que le sujet n’est pas exploré ailleurs qu’en Europe ou en Amérique du Nord. Le ASEAN Circular Plastics Summit 2023, qui aura lieu en mars 2023 à Bangkok, prévoit notamment d’étudier la question.

Si les partisans du recyclage chimique des polymères défendent des réglementations permissives, qui permettraient notamment de classifier les déchets plastiques comme « matières premières », de changer la définition du recyclage pour tenir compte de ces nouvelles technologies et de financer les investissements via des subventions ou des avantages fiscaux, les ONG sont nombreuses à proposer une vision tout autre des réglementations à appliquer.

Pour des organisations telles que la WWF ou Zero Waste, le recyclage chimique des déchets plastiques constitue un risque important pour la santé humaine et l’environnement, d’une part à cause des substances potentiellement utilisées, et d’autre part en raison des résidus de production qui pourraient en être issus. Cette vision est partiellement soutenue par l’ECHA, l’Agence européenne des produits chimiques, qui partageait ses conclusions sur le sujet dès 2021. Selon elle, les informations disponibles dans la littérature scientifique récente ne sont pas suffisantes pour avancer que les procédés de recyclage chimique sont capables de gérer les substances préoccupantes présentes dans les déchets plastiques.

En somme, la réglementation relative au recyclage chimique des déchets plastiques pourrait, en 2023 et les années suivantes, évoluer de façon différente en fonction des régions du monde. On peut ainsi envisager des réglementations plus contraignantes, mais pas forcément bloquantes, dans les zones où la santé des consommateurs et la réduction de l’impact environnemental de l’industrie sont priorisées – en Europe, par exemple. Ailleurs, comme aux Etats-Unis, des réglementations moins contraignantes, voire financièrement avantageuses, pourraient voir le jour afin de relancer l’économie.

Pourtant, l’Europe est restée première de la classe en 2022, en tout cas en matière de recyclage chimique. Les pétrochimistes et autres acteurs du secteur semblent en effet miser sur l’approche et l’alourdissement des échéances réglementaires relatives à l’économie circulaire.

… et opportunités de croissance à foison

L’industrie avance en effet dans sa transition vers des carburants, des matières premières et des énergies plus renouvelables. De plus en plus de grandes marques s’engagent à repenser leurs produits pour plus de circularité et, dans certains cas, mettent à jour les objectifs annoncés préalablement pour aller encore plus loin dans ces démarches. Contrats de fournitures d’électricité verte et de matières premières – au moins en partie – renouvelables sont régulièrement signés de part et d’autre du monde par des multinationales bien célèbres. Ces engagements impactent de plus en plus les emballages et autres produits en plastique mis sur le marché, tant en termes de matériaux utilisés, de méthodes de production, de conception que de gestion de la fin de vie de ces derniers. Conséquence : la demande mondiale de matières plastiques « circulaires » augmente très rapidement, mais les capacités de production de ces dernières ne progressent pas au même rythme.

Les défenseurs du recyclage chimique envisagent ces technologies comme une solution viable, à activer en complémentarité des solutions déjà existantes (recyclage mécanique, optimisation de la collecte et du tri, réduction, réemploi…). La construction d’unités à échelle commerciale s’avère cependant coûteux. Les pétrochimistes peuvent alors, pour justifier leurs investissements et évaluer la rentabilité de leurs futures exploitations, s’appuyer sur les échéances réglementaires annoncées de part et d’autre du monde. Car l’Europe n’est pas seule, même si ses réglementations sont parmi les plus poussées.

En bref, cela signifie que les plasturgistes issus de nombreux pays du monde devront, à terme, utiliser des matières plastiques recyclées. Il leur sera toutefois très difficile, voire impossible, de recourir à des polymères issus du recyclage mécanique pour certaines applications (alimentaire, médical, électronique…) tant que la réglementation n’évoluera pas dans ce sens. Ce sont donc d’importants segments de marché qui s’ouvrent aux acteurs du recyclage chimique.

Selon McKinsey, les capacités mondiales de recyclage chimique des plastiques pourraient atteindre 20 à 40 millions de tonnes annuelles d’ici à 2030 – et donc représenter 4% à 8% de l’offre mondiale de polymères. Atteindre de telles capacités nécessiterait cependant un investissement total supérieur à 40 milliards de dollars.

En bref, cela signifie que les plasturgistes issus de nombreux pays du monde devront, à terme, utiliser des matières plastiques recyclées. Il leur sera toutefois très difficile, voire impossible, de recourir à des polymères issus du recyclage mécanique pour certaines applications (alimentaire, médical, électronique…) tant que la réglementation n’évoluera pas dans ce sens. Ce sont donc d’importants segments de marché qui s’ouvrent aux acteurs du recyclage chimique.

Selon McKinsey, les capacités mondiales de recyclage chimique des plastiques pourraient atteindre 20 à 40 millions de tonnes annuelles d’ici à 2030 – et donc représenter 4% à 8% de l’offre mondiale de polymères. Atteindre de telles capacités nécessiterait cependant un investissement total supérieur à 40 milliards de dollars.

Recyclage chimique : quels enjeux pour les plasturgistes ? 

Comme évoqué plus haut, les plasturgistes du monde entier devront, à terme, sécuriser leurs approvisionnements en matières plastiques recyclés afin de se soumettre aux réglementations en vigueur dans les régions où ils possèdent une activité. La constance de la qualité et des propriétés – mécaniques ou esthétiques – des matériaux utilisés constitue une problématique majeure pour certaines applications où les normes de sécurité sont nombreuses et contraignantes, comme l’emballage alimentaire, les dispositifs médicaux ou encore l’automobile, l’aéronautique, le bâtiment et l’électronique.

Si la qualité des matériaux proposés par les régénérateurs de déchets plastiques et, plus largement, la filière du recyclage mécanique n’est plus à démontrer en Europe, c’est au niveau des quantités disponibles et des réglementations interdisant leur utilisation que le bât blesse. Aussi certains industriels n’auront-ils, au regard du cadre réglementaire actuel, d’autre choix que de se tourner vers le recyclage chimique.

Les matériaux issus de ces nouvelles technologies sont toutefois 2 à 3 fois plus coûteux que les polymères vierges, selon plusieurs adhérents de Polyvia. A cela s’ajoute également la question des disponibilités une fois que les sites en cours de construction démarreront leur production à échelle commerciale. La plupart des unités prévues ne produiront en effet que quelques dizaines de tonnes par an, y en aura-t-il assez pour couvrir les besoins de tout le monde, en Europe et ailleurs ? Un effet de rareté ne risquerait-il pas de tirer les prix encore plus haut ?

Des questions s’élèvent également au sujet de l’empreinte carbone de ces nouveaux procédés. L’on s’interroge aussi quant à la lisibilité du principe de « mass balance », souvent appliqué aux grades issus du recyclage chimique, notamment par les consommateurs finaux. Si ces technologies sont aujourd’hui développées – et vendues, défendues – pour traiter les déchets plastiques difficiles ou impossibles à recycler par voie mécanique, quel est l’avenir réel de leurs approvisionnements ? Les réglementations adoptées ou envisagées de part et d’autre du globe visent en effet à éliminer de tels déchets. Vers quoi – et surtout quels types de déchets plastiques - les acteurs du recyclage chimique vont-ils se tourner à l’avenir ? Et, de façon plus générale, y aura-t-il suffisamment de déchets plastiques pour alimenter toute la filière du recyclage, mécanique et chimique, d’ici quelques dizaines d’années ?

De nombreuses inconnues s’appliquent en somme au secteur du recyclage chimique, en tout cas du point de vue des plasturgistes. Pourtant, la filière avance à grand pas.