Financé par l’Union européenne, le projet « MC4 » réunit 16 partenaires issus de 9 pays européens. Ce projet de 3 ans a débuté en avril 2022 avec un budget de 7 millions d’euros.
MC4 : contexte et objectifs
Les matériaux composites sont utilisés dans diverses applications industrielles en raison de leurs propriétés intrinsèques, alliant résistance mécanique et légèreté. Cependant, leur fin de vie représente un problème majeur, avec moins de 2 % des composites recyclés, le reste finissant en décharge ou incinérés. Ce problème est exacerbé par un nombre croissant de produits composites approchant de la fin de leur cycle de vie, tels que les pales d’éoliennes, les avions et les automobiles.
L’objectif principal de MC4 est de développer des méthodes de recyclage efficaces et économiquement viables pour les composites fabriqués à partir de matériaux thermodurcissables renforcés avec des fibres de carbone ou de verre. Cette initiative vise à soutenir les efforts de l’Europe pour atteindre la souveraineté sur ses matières premières et ses procédés. Le projet se concentre sur quatre voies distinctes, dont deux visent une implémentation à court terme dans l’industrie, tandis que les autres promettent des impacts plus profonds, à long terme, et demandent des développements supplémentaires. Étant donnée la différence importante de coût entre les fibres de verre et de celles composées de carbone, des stratégies distinctes sont explorées pour ces deux catégories de composites.
Bilan à mi-parcours du projet MC4
Les principales réalisations à cette étape de 18 mois incluent la démonstration de plusieurs étapes des processus de recyclage à l’échelle du laboratoire, la présentation d’échantillons réalisés par les partenaires, et la réalisation d’étapes préliminaires et du design des produits de démonstrations prévus en fin de projet.
Plus précisément, en ce qui concerne le recyclage des composites en fibres de carbone, les composites non réticulés (déchets de production) ont été recyclés avec succès en utilisant deux procédés différents. Le premier consiste à remodeler les lamelles obtenues à partir des déchets par calandrage pour obtenir des pré-preg, la seconde consiste à fabriquer des matériaux intermédiaires pour BMC. Pour l’approche de recyclage à long terme, les fibres de carbone ont pu être séparées avec succès de la résine thermodurcissable à l’échelle du laboratoire grâce au recyclage chimique (solvolyse), permettant la récupération de fibres recyclées. De plus, la fraction organique récupérée (non fibreuse) a été analysée et réutilisée en tant que charge dans les polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP) pour améliorer les interactions fibre-résine. La construction du réacteur principal d’une usine pilote de recyclage devrait commencer à la fin de cette année. En parallèle, des déchets de fibres de carbone non imprégnés ont été utilisés pour développer des matériaux non tissés à l’échelle du laboratoire, notamment en utilisant les procédés de airlay, cardage, crosslapping ou d’étirement pour former une bande. Pour finir, les premières étapes du développement d’un capteur de contrôle de qualité semi-industriel ont été réalisées.
En ce qui concerne le recyclage des composites en fibres de verre (GFRP), des composites ont été broyés puis réutilisés dans une nouvelle pièce similaire en ajoutant une résine époxy sous forme de mousse. Pour le processus de recyclage à long terme, une nouvelle formulation de résine époxy vitrimère permettant le remodelage des composites en fibres de verre a été développée. Des tests sont actuellement en cours à l’échelle du laboratoire, et ont démontré que la pièce remise-en-forme conservait un aspect favorable, sans fissures ni délaminations apparentes.
Parallèlement, une méthode de tri infrarouge a été développée en utilisant l’identification par proche infra-rouge par transformation de Fourier (FTNIR), permettant de discriminer les systèmes époxy-amine aux époxy-anhydride. Cette analyse est notamment cruciale pour le processus de solvolyse et la réutilisation de la fraction non fibreuse restante.
Pour finir, une analyse du cycle de vie (ACV) a été réalisée sur les chaînes de procédés linéaires afin d’évaluer les impacts environnementaux des processus de fabrication actuels des composites. L’analyse des résultats a mis en évidence que les matières (fibres de verre, fibres de carbone) ont l’impact le plus significatif dans toutes les études de cas linéaires, avec entre 70 et 90 % du potentiel de réchauffement global (GWP) mondial des processus.
Prochaines étapes du projet
Les prochaines étapes comprennent la fabrication de produits pilotes utilisant des matériaux recyclés dans six domaines distincts : l’automobile, la construction navale, l’aérospatiale, l’équipement sportif, le génie civil et le mobilier urbain, ainsi que des activités de normalisation et de construction de supports pour la formation.
Si vous souhaitez en savoir plus sur le projet MC4 et ses progrès, le projet sera présenté sur le salon JEC Composites du 5 au 7 mars 2024, à Paris, et à Techtextil du 23 au 26 avril 2024, à Francfort.
Vous pouvez également suivre les actualités du projet MC4 sur le site internet dédié, et sur sa page LinkedIn.
Contact : Robin ODDON – roddon@techtera.org
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