Applications industrielles

Plusieurs recherches ont été menées sur la pyrolyse catalytique des plastiques à l'aide de différents catalyseurs et le processus a également été concrétisé dans différents pays.

Au début des années 1990, BP Chemicals a d'abord testé la technologie pour le recyclage des matières plastiques, en utilisant un procédé de craquage en lit fluidisé. La recherche à l'échelle laboratoire a été suivie en 1994 par une démonstration à l’échelle pilote en continu (50 kg/h) sur le site de BP à Grangemouth, en utilisant des plastiques d'emballage de déchets mélangés.

Il existe plusieurs entreprises qui exploitent des usines dans le monde pour produire des carburants à partir de matières plastiques. Les installations de production de carburant à partir des matières plastiques remontent à l'an 2000 (Klean Industries au Japon) et le plus récent en 2015 (Vadxx aux États-Unis).

Klean Industries possède trois installations en activité au Japon, en Allemagne et au Canada. Klean Industries a établi en 2000 au Japon une usine de pyrolyse de plastique entièrement commerciale, Sapporo Plastic Recycling ("SPR"), capable de recycler plus de 50 tonnes par jour de mélanges de déchets plastiques contenant de fortes charges de PET et de PVC (20% en masse) et qui sont considérées comme des contaminants dans d'autres installations. SPR a développé un système de recyclage en cascade, où le plastique du flux de déchets solides municipaux peut être mélangé avec les rejets et résidus d'autres opérations de recyclage mécanique ou matériel, qui représentent généralement 40 ou 50% de leur débit. Plus de 100 000 tonnes de plastique ont depuis été recyclées et SPR a un excellent bilan de sécurité et produit régulièrement des produits de qualité supérieure. Cette installation est capable de produire 4 MW d'électricité, 8,75 millions de litres de carburant liquide et 4 MW d'énergie thermique et 3000 tonnes par an de résidus solides et 150 tonnes par an d'acide chlorhydrique. Agilyx a été fondée en 2004 et est en train de procéder à la construction d'une installation de production de 10 tonnes par jour près de Portland, Oregon, qui convertira les différents types de déchets de polystyrène en monomère de styrène et qui peut être mélangé dans le cycle de fabrication de styrène vierge. La société a également commercialisé une technologie qui convertit les mélanges de plastiques en pétrole brut synthétique. Son système de base actuel peut produire environ 2400 gallons d'huile par jour sur 10 tonnes de plastique. Waste Management était l'une des six sociétés qui ont fournit à Agilyx un financement total de 22 millions de dollars, selon lequel elle a pu produire plus de 120 000 gallons de pétrole brut.

64 Recycling Technologies (Plaxx™) a développé un réacteur à lit fluidisé avancé, le RT7000, qui utilise la dégradation thermique pour convertir les déchets plastiques résiduels des installations de recyclage de matériaux et d'autres sources en hydrocarbures à faible teneur en soufre appelé Plaxx ™ avec un rendement de 75%. Le système est capable de traiter jusqu'à 7 000 tonnes de déchets plastiques par an. Plaxx ™ est un produit hydrocarboné qui peut être utilisé comme une huile légère (Plaxx-8), fioul lourd à faible teneur en soufre (Plaxx-16), huile de base (Plaxx-30) et de la cire (Plaxx-50). Recycling Technologies possède une usine située dans une zone industrielle juste à l'extérieur de Swindon, au Royaume-Uni. L'usine est à environ 400 m du quartier résidentiel le plus proche.

Cynar, une société britannique créée pour commercialiser sa technologie de pyrolyse et de distillation afin de convertir les déchets plastiques non recyclables en carburants liquides, a construit la première usine entièrement opérationnelle du Royaume-Uni pour convertir les déchets plastiques en carburant diesel. L'usine est située dans un parc à Avonmouth et devenue opérationnelle en juillet 2013. L'usine d'Avonmouth a une capacité d'entrée de 6 000 tonnes par an de plastiques usés et une capacité de production de carburant d'environ 5,7 millions de litres par année. L’installation de Cynar, représente un investissement en capital d'environ £39 millions et elle est située dans une zone industrielle à Avonmouth, Bristol, à environ 1 500 m du quartier résidentiel le plus proche. Les charges d'alimentation en plastique acceptables sont le PEHD, le PEBD, le PP et le PS. Les matières plastiques sont chauffées et pyrolysées en absence d'oxygène à une température comprise entre 370-420ºC, produisant des vapeurs d'hydrocarbures. Chaque tonne de plastique produit environ 700 litres de diesel, 200 litres de fraction légère, 100 litres de kérosène et 5% de char. Un gaz synthétique est produit comme sous-produit. Ceci est manipulé et ensuite nettoyé avant l'utilisation dans les fours qui chauffent les réacteurs de pyrolyse, ce qui rend le système un processus en boucle fermée et ce qui améliore l'efficacité du processus (Ricardo-AEA, 2013).

La technologie de Vadxx est basée sur un processus continu de pyrolyse thermique de dépolymérisation. Les matières premières acceptées sont des plastiques non dangereux et non recyclables tels que les plastiques propres, déchiquetés, post-industriels et post- consommation. L'usine récemment construite (2015) à Akron, en Ohio, pourra consommer jusqu'à 25 000 tonnes par an de plastiques. Vadxx (Erreur ! Source du renvoi introuvable.) est située sur le bord d'une zone industrielle à Akron, États-Unis. L'usine de 20 millions de dollars, est située à environ 300 m du ménage domestique le plus proche avec une partie de

65 l'équipement à l'extérieur du bâtiment, avec l'entrepôt utilisé par exemple pour stocker les matières premières.

Le procédé de gazéification Texaco à l'échelle pilote (10 tonnes/jour) a été réalisé aux États-Unis. Le procédé consiste en deux parties, une étape de dépolymérisation et un gazéifieur à lit entraîné. Tout d’abord, les déchets plastiques subissent une légère dégradation thermique (dépolymérisation) en huile lourde synthétique et certaines fractions de gaz condensables et non condensables. Les gaz non condensables sont réutilisés comme combustible (en mélange avec du gaz naturel). L'huile et le gaz condensé produits sont injectés dans le gazéifieur entraîné. La gazéification est réalisée en présence de l'oxygène et de la vapeur d’eau à une température comprise entre 1200 °C et 1500 °C. Après un certain nombre de processus de purification, un gaz de synthèse propre et sec est produit et qui contient principalement de CO et de H2, avec des faibles teneurs en CH4, CO2, H2O et certains

gaz inertes (Brems et al., 2013)

Ces installations produisant du carburant à partir de matières plastiques sont le plus souvent basées dans des unités industrielles, relativement éloignées des zones urbaines et occupent un grand espace. Ceci augmente le prix de transport des déchets jusqu’à ces unités ainsi que le coût d’investissement qui est élevé. D’où, il est important de concevoir un système décentralisé à faible et moyenne consommation, fonctionnant en continu et capable de convertir les déchets plastiques non-recyclables en carburant liquide (essence et diesel) et en un gaz de synthèse en plus que sa capacité à produire de l’électricité, qui soit rentable et dont le coût d’investissement n’est pas très élevé. Ce système pourra être utile pour les industries qui génèrent des déchets plastiques, les zones agricoles et les régions isolées telles que les îles surtout qu’après l’arrêt de l’importation des déchets plastiques par la Chine ceci a mis en émoi les industriels du secteur dans de nombreux pays.