Sary Awad, Chantal Kassargy et Mohand Tazerout

IMT Atlantique

Département Systèmes Energétiques et Environnement

GEPEA UMR-CNRS 6144

PRODUCTION DE CARBURANTS ALTERNATIFS À PARTIR DES

DÉCHETS THERMOPLASTIQUES PAR VOIE DE PYROLYSE

Colloque Energie Renouvelable et Ressources, les enjeux de demain :

de l’ingénierie aux territoires

06/04/2021

TITRE DE LA PRÉSENTATION -MENU « INSERTION / EN-TÊTE ET PIED DE PAGE»

1. Introduction

2. Installation continu

3. Essais de pyrolyse

4. Bilans de masse et d’énergie

5. Conclusions et perspectives

SOMMAIRE

CONTEXTE MONDIALE 3

4% consommés pour la fabrication des matières plastiques

9,2 milliards de tonnes depuis 1950

CONTEXTE FRANÇAIS 4

3,5 Mt/an 23%42%

35%

VERS UNE MEILLEURE GESTION DES DÉCHETS PLASTIQUES 5

23%35%

2025

Défis du recyclage Pureté élevée requise des intrants

x Mélanges complexes de plastiquesx Multicouchesx Plastiques souillés

« Décyclage » mécaniquex Films plastiquesx Plastiques agricoles

Hauts CAPEX et OPEXx Gisement diffus ou dispersé

Essentiellement par incinération

Peut être plus efficace et plus propre

42%

RECYCLAGE CHIMIQUE ET COGÉNÉRATION 6L’idée de base

Chaleur (400<T<500°C)

Déchets plastiques

• Hydrocarbures légers • Monomères• Molécules à valeur ajoutée• Carburants

Energie électrique

Chaleur résiduelle à T~500°C

RECYCLAGE CHIMIQUE ET COGÉNÉRATIONObjectifs et questions scientifiques

7

2018: thèse de C. Kassargy, Contribution à l’étude de la valorisation énergétique des résidus de plastique par craquage catalytique

Déchets PE et PP

C1 – C4

Gazole

Kérosène

EssenceT1

T2

Objectifs

Système autotherme de valorisation des déchets plastiques

Valorisation des produits finaux

Questions scientifiques

Quels comportements des thermoplastiques (chimique)?

Quel effet des mélanges?

Possibilité d’un réacteur compact? Quelles applications? Quelle taille/échelle?

L’INSTALLATION 8

BILAN DE MASSE ET COMPOSITION DES HUILES DE PYROLYSE 9Polyéthylène et polypropylène pures

0

2

4

6

8

10

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C1

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C9

C1

0

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7

C1

8

C1

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C2

0

C2

7

Po

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Su

rfaci

qu

e (%

)

Nombre de carbone

PP PE

GC-MS

GC-TCD

BILAN DE MASSE ET COMPOSITION DES HUILES DE PYROLYSE 10Mélanges polyéthylène/polypropylène

SÉPARATION DES PRODUITS EN DIFFÉRENTES COUPES 11Coupes et caractéristiques

EN228

EN590

Même plage de distillation que le kérozèneNécessite des caractérisations supplémentaires

Carburant 29,2 kW

BILAN D’ÉNERGIE DE L’INSTALLATION 12Résultats du laboratoire

Electricité7,26 kW24,9 %

Chaleur résiduelle + Pertes13,8 kW

Gaz éch.14,6 KW

50%

Carburants 37,24 kW

Déchets plastiques

37,5 kW

BILAN D’ÉNERGIE DE L’INSTALLATION 13Estimation du potentiel maximal

Carburant 29,2 kW

Electricité7,26 kW24,9 %

Syst. Refroid. + milieu ambiant

7,34 KW25,1 %

Chaleur résiduelle + Pertes6,6 kW

Gaz éch.14,6 KW

50%

Carburants 339 kW

Déchets plastiques

393 kW

CONCLUSIONS 14

Cogénération et valorisation de déchets thermoplastique: concept validé

Des mélanges à teneurs variables de PP/PE peuvent être utilisés

Quatre fractions peuvent être récupérées dont une pour l’alimentation du système

NER constaté = 1,45

NER Maximal = 32,7

Efficacité d’échanges thermiques mise en cause

ET PERSPECTIVES 15

Élargir la gamme des intrants

Modélisation mécanistique des phénomènes thermochimiques au sein du milieu

réactionnel (thèse en cours)

Dimensionnement d’un système de séparation continu des différentes coupes

Dimensionner une installation optimisée

Réaliser une évaluation technico-économique du procédé en diversifiant les scénarios:

Orientation valorisation matière (monomères, produits chimiques)

Orientation production d’énergie (chaleur, électricité, carburants, hydrogène …)

Définir une taille critique pour différents scénarios

16

Merci pour votre attention