Le recyclage fonctionnel

Le recyclage fonctionnel d’un objet consiste à transformer ou modifier l’objet en question afin de produire un nouvel objet identique à celui recycler. Plus généralement, on cherche à le transformer de telle sorte qu’il redevienne identique au produit initial. Par conséquent, le recyclage fonctionnel permet de boucler le cycle de production et ainsi d’économiser des matières premières en intégrant les déchets générés par l’activité en début de cycle [183]. Il est possible, dans certains cas de distinguer le recyclage de la régénération. Ainsi, on trouve que le recyclage, dans le cas de procédés, consiste à réutiliser le flux dans un autre procédé alors que la régénération permet de réutiliser le flux sous sa fonction initiale [139].

L’ADEME souligne que le recyclage constituerait la voie royale du traitement des déchets [1]. Néanmoins, ce document souligne que, dans la communauté, certains autres auteurs pensent que ce n’est pas le cas. Par exemple, pour [33], le recyclage est techniquement possible pour tout système en fin de vie, mais économiquement et écologiquement non. Certains auteurs introduisent des indicateurs afin de quantifier la faisabilité de l’opération. Ainsi, Villalba introduit la notion de recyclabilité comme étant la capacité d’un composant à retrouver ses propriétés initiales [229].

2.2.2.3 La valorisation énergétique

La valorisation énergétique consiste à détruire la matière en question pour en extraire le plus d’énergie possible. Cette transformation est ainsi irréversible et par conséquent la matière originelle est perdue. Elle a l’avantage d’être facilement applicable à un grand nombre de déchets mais nécessite certaines précautions notamment avec les émissions qui peuvent en résulter. Elle est par exemple utilisée pour la valorisation des pneus usagés et plus généralement pour les produits issus du pétrole. Néanmoins, ce type de processus peut conduire à des sous-produits qui peuvent représenter un danger pour l’environnement et qui devront être traités [208].

Pour les entreprises, la valorisation énergétique se traduit par une optimisation des flux énergétiques internes ou entre plusieurs usines. Ainsi, l’analyse des flux matières et énergétiques permet la recherche de synergie entre différentes entreprises, ce qui permet une réduction de la demande en énergie ou en matière et ainsi la réduction des déchets produits [27].

Pour les entreprises, outre les bénéfices directs de ce type d’action, elles peuvent valoriser leur image en montrant leur implication dans les problématiques environnementales [27].

Néanmoins, la valorisation énergétique n’est considérée que comme une voie secondaire de par le fait qu’elle peut être polluante, son coût peut être élevé et enfin que la matière traitée est perdue, ce qui ne solutionne pas le problème des ressources naturelles. Par exemple, la valorisation énergétique des plastiques est de moins en moins acceptée [164].

2.2.2.4 La valorisation matière

Cette méthode peut se résumer comme un recyclage partiel de certains composants du produit initial, où la matière valorisée est utilisée dans d’autres usages que ceux initiaux. Dans une trajectoire de valorisation matière, les matériaux sont en partie réutilisés tels quels dans d’autres procédés. Par conséquent, l’utilisation de la matière est dégradée2_{, comme la gomme des pneus peut être réutilisée pour faire des tapis de sol ou encore des objets} moulés.

Ainsi, dans certains cas la valorisation matière peut être réalisée uniquement pour les matières à forte valeur économique, aux dépends des matériaux à faible valeur [109]. Par exemple, pour les composants électroniques, les résines sont incinérées afin de libérer les métaux de haute valeur.

Généralement, le recyclage matière se traduit par une destruction plus ou moins poussée de l’objet initial [208]. Cette phase peut s’accompagner de désassemblage des constituants afin de pouvoir réunir les composants semblables qui pourront être réutilisés [199] [200]. Néanmoins, il existe des cas où l’objet recyclé est utilisé tel quel. Comme l’exemple du Pneusol, qui représente un autre usage du pneu usé. Dans ce cas, le déchet n’est pas en lui-même transformé, mais utilisé avec une autre fonction [208].

De plus, Boiral, dans le même document, explique qu’en plus de réduire les déchets, la réutilisation matière vise à maximiser l’utilisation des matières au sein du processus, même si le niveau zéro déchet semble impossible. Enfin, l’utilisation de déchets industriels comme matière première peut constituer un avantage significatif pour les entreprises en réduisant leurs coûts [29].

Cependant, cette méthode est loin d’être parfaite et intéressante pour les industriels. Ainsi, le coût de récu- pération des matériaux est parfois bien plus cher que le matériau issu des ressources naturelles. Par exemple, le Ministère de l’économie, des finances et de l’industrie français montre que la récupération des métaux rares est actuellement difficile et que les coûts de récupération sont aussi élevés que le prix du métal naturel extrait [58]. Enfin, une des principales problématiques qui se pose sur certains matériaux est de savoir à quoi peuvent servir ces matières premières issues du processus de valorisation [26].

2.2.2.5 La réutilisation

La réutilisation consiste en une réhabilitation du produit sans transformation. Veerakamolmal et Gupta soulignent le fait que beaucoup de produits considérés comme déchets sont tout ou partie en parfait état de fonc- tionnement [225]. Par conséquent, ce type de déchet peut être facilement valoriser en lui trouvant un nouveau propriétaire qui l’utilisera de la même manière ou dans un autre mode de fonctionnement que celui initialement prévu. Ainsi, le procédé de refabrication consiste à renvoyer certains composés en usine afin qu’ils soient recon- ditionnés pour un nouvel emploi [183]. D’après Stahel, la récupération soignée des déchets ménagers permettrait de pouvoir en réutiliser 80 % [218].

L’avantage de ce type de valorisation est que la réutilisation de tout ou partie d’un déchet permet non seulement de préserver la matière, mais aussi les coûts économiques et énergétiques nécessaires à leur première fabrication [12]. Pour ce type de processus, seuls trois facteurs sont à prendre en compte : économique, écologique et législatif [12]. Néanmoins, certaines sources considèrent que la réutilisation n’est pas une forme de valorisation, puisque l’objet n’est pas un déchet au sens strict car il possède de la valeur [15].

2.2.2.6 Le stockage

Le stockage est la solution ultime du traitement des déchets. Il consiste à stocker dans des lieux sûrs les déchets une fois stabilisés. Les zones de stockage viennent remplacer les décharges. Ces dernières disparaissent au profit des zones de stockage et des processus de valorisation suite à des modifications d’ordre sociales ou politiques [245]. Cette méthode, bien que simple, a le désavantage de ne pas revaloriser les éléments d’une part, mais aussi d’entraîner des coûts de traitement, d’enfouissement, de gestion des risques [245], et de ne pas régler les problèmes soulevés précédemment d’autre part (matières premières, coûts...). Néanmoins, cette solution est encore largement utilisée.

2.3

Conséquences

La problématique des déchets soulève de nombreux problèmes comme vu précédemment. Deux niveaux de complexité se dégage des éléments apportés par la littérature. Dans un premier temps, il s’agit de répondre à la question fondamentale de savoir comment le déchet va être valorisé. En d’autres termes, il est nécessaire de définir en quoi sera converti un déchet, pour quel usage et comment. Dans un second temps, une fois le « comment » établi, il s’agit de prendre en compte les différents indicateurs mesurant l’impact de l’activité de valorisation (engendré par ce « comment »). Ces éléments constituent un ensemble de contraintes ajoutant de la complexité à la question puisqu’ils éliminent de ce fait certaines voies et limitent par conséquent le nombre de possibilités. Comme on peut le constater, trouver de nouvelles voies de valorisation aux déchets est un problème complexe qui prend en compte un grand nombre de paramètres (les paramètres décrivant un déchet dans sa totalité représente déjà un défi). Par conséquent, sa résolution s’avère difficile. Pour résoudre ce type de problème, différentes stratégies ont vu le jour. Certaines tentent de trouver des solutions générales aux problèmes, d’autres ciblent un point précis de la problématique.

2.4. MÉTHODES DÉVELOPPÉES

2.4

Méthodes développées

Dans la littérature, les principaux travaux trouvés à ce jour peuvent se classer dans plusieurs catégories. Chaque catégorie se base principalement sur un point bien précis de la problématique de valorisation des déchets. Ainsi par exemple, on trouve un important travail sur la question du désassemblage.

2.4.1

Problématique générale

L’une des premières questions soulevées est l’identification des problèmes et sous problèmes que pose la valorisation des déchets ou d’une manière générale leur traitement. Ainsi, le rapport de l’ADEME souligne plusieurs types de verrous, notamment les verrous technologiques. Ces verrous proviennent de la difficulté de traiter les déchets afin de pouvoir les réutiliser. Ce même rapport évoque le problème de la rentabilité économique qui est un critère important puisqu’il conditionne à lui tout seul, la faisabilité d’une trajectoire de valorisation. Enfin, il montre la difficulté technique soulevée par ce type de problème de par la diversité des différents produits à traiter et le manque d’information à leur sujet [2].

Les auteurs arrivent néanmoins à définir plusieurs grandes voies de valorisation qui ont été définies précé- demment. Ainsi, l’ADEME définit six axes de recherche, dont notamment la caractérisation des déchets ainsi qu’une amélioration des trajectoires de valorisation [2]. Gonzalez et Adenso-Díaz proposent cinq alternatives pour le traitement des déchets : jeter, recycler, ré-utiliser, refabriquer ou désassembler [103]. Avec l’exemple du pneumatique, Sadaka montre les différentes voies de valorisation : énergétique, recyclage, recyclage matière tout en soulignant que la valorisation matière ou la valorisation énergétique présentent de grands avantages dans le recyclage des pneus et de matériaux à base de caoutchouc [208]. De même, dans [184] Ortolano et Steinemann présentent un système expert dédié au traitement des déchets tenant compte de l’impact sur l’environnement.

2.4.2

Désassemblage ou démantèlement

Le désassemblage de composants ou le démantèlement de grands systèmes constituent une des premières difficultés dans les trajectoires de valorisation. Il consiste en effet à séparer plus ou moins profondément les divers éléments constituants le déchet à traiter afin de pouvoir isoler les éléments intéressants. Srinivasan et al. définissent le désassemblage comme le procédé de séparation des composants [217]. Ortegon explique que le démantèlement peut se traduire par une destruction, une réutilsation de certains composants ou la réutilisation totale des sous-systèmes [183]. Haoues définit le désassemblage comme le procédé qui permet de récupérer les matériaux en vue de leur valorisation [110]. De même, cet auteur précise que le désassemblage peut servir à récupérer des parties fonctionnelles ou de la matière. Enfin, on trouve dans la littérature le terme de demanu- facturing, qui fait à la fois référence au désassemblage ainsi qu’à la valorisation [217], ce qui traduit le fait que le désassemblage est un élément central dans certains types de traitement des déchets.

Les difficultés associées sont nombreuses. Ainsi, il est nécessaire d’avoir la technologie suffisante pour séparer les constituants, tout en minimisant les coûts et les délais. Cette phase est l’une des plus complexes à mettre en œuvre tout en respectant les différentes contraintes. Elle constitue une part importante des coûts de valorisation et elle est parfois limitante d’un point de vue technologique. Comme le résume Boothroyd, les éléments importants lors de la réalisation d’un produit sont les coûts, le temps de production et l’efficacité [30].

Par conséquent, le choix de la ou des méthodes de désassemblage est difficile. Ainsi, lors de la recherche d’une solution, de nombreux éléments doivent être considérés comme les quantités, la dangerosité des éléments en question [103]. De même, l’accessibilité des composants et leurs positionnements sont des paramètres importants [135]. D’une manière plus générale, les différents critères de sélection sont la durée, le coût engendré et le bénéfice reçu [103]. De plus, Veerakamolmal mentionne le fait qu’il est souvent particulièrement difficile d’obtenir des données sur un produit à recycler de la part des constructeurs [225]. Enfin, Kroll souligne que la plupart des objets conçus sont très difficiles à désassembler [135].

Il existe, selon Gonzales, trois moyens de concevoir le désassemblage : l’utilisation de graphes, l’utilisation de diagrammes d’état ou graphes de conception et l’utilisation de méthodes ou d’heuristiques [103]. De même, Zhang présente une méthode heuristique basée sur les graphes qui a pour avantage de transformer le problème de désassemblage en un problème de graphes [246]. Godichaud dans sa thèse présente un outil d’aide à la décision pour le désassemblage principalement orienté pour le domaine aéronautique [101].

Dans une autre optique, certains auteurs tentent de choisir la meilleure stratégie de désassemblage en se basant sur les critères économiques et temporels. Ainsi, Kroll propose une méthode pour évaluer le temps nécessaire de désassemblage à partir de paramètres d’échelle et de coûts [135].

Face aux difficultés rencontrées de nombreux auteurs soulignent l’importance de la prise en compte du désas- semblage lors de la conception du produit, comme Haoues [110].

2.4.3

Choix de stratégies

Un point important lors du choix des procédés de retraitement des déchets est la question de la stratégie adoptée. En effet, le traitement des déchets repose sur un ensemble de contraintes : économiques, environnemen- tales, technologiques et législatives. Or, lors de la phase de conception de la trajectoire, il est essentiel de pouvoir estimer la valeur des critères choisis pour évaluer si les contraintes sont respectées. Par exemple, Zelfani souligne le besoin des différents acteurs sur des outils adaptés à leurs problèmes [245]. Ainsi, Rose et al. présentent les caractéristiques d’un outil web permettant de guider le choix de la stratégie de recyclage en créant une métho- dologie à cet effet [206]. Dans la même idée, Lebard et al. proposent un outil d’aide à la décision pour la gestion des déchets [143]. Zelfani présente WASTEMAN, un outil permettant d’aider les acteurs à prendre des décisions en matière de traitement et de valorisation des déchets, à un niveau général, logistique et administratif [245].

Avec une autre approche, certains auteurs proposent une méthode basée sur des diagrammes afin de détermi- ner la meilleure voie. Ishii développe une méthode pour trouver des voies de recyclage à l’aide d’un diagramme d’Ishikawa inversé. Ce dernier souligne qu’il est nécessaire de comprendre à quoi correspond chaque élément de l’objet à recycler et que l’utilisation de la méthode doit se faire le plus tôt possible lors de la phase de conception [122]. De même, Rose dans [207] propose une méthode avec une base similaire.

2.4.3.1 Eco-conception

L’éco-conception constitue une autre approche du problème. L’éco-conception cherche à faciliter la phase de traitement des déchets en vue d’une valorisation. Pour ce faire, elle intègre cette problématique dès la phase de conception. Comme la définit Bertrand, l’éco-conception est une démarche qui vise à intégrer les préoccupations environnementales dès la conception du produit. Elle vise à réduire les impacts sur l’environnement tout le long de la durée de vie du produit [27]. Ishii mentionne le « Life cycle design » qui vise à maximiser l’utilisation d’un produit tout en réduisant ou en limitant ses coûts et son impact sur l’environnement [123]. Par exemple, la meilleure façon de ne pas produire de déchets toxiques est d’éviter leur utilisation lors de la conception de produit [218].

Plusieurs méthodes ont été proposées. Une méthode basée sur l’évaluation multicritère des voies de recyclabi- lités en vue d’une éco-conception a été décrite dans [164]. Rose et al. décrivent leur outil permettant l’évaluation des trajectoires à partir des caractéristiques du produits lors de la phase de conception [207]. En plus des avan- tages cités, l’éco-conception peut représenter d’autres aspects intéressants pour les entreprises. Ainsi, en plus de l’image positive que reçoit l’entreprise, l’éco-conception permet de respecter les exigences législatives, ainsi que d’améliorer les processus de fabrication par une prise en compte de la problématique [27].