Récupérer les petits plastiques du flux de déchets

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Alors que la pollution plastique continue d'augmenter, avec des risques croissants pour les écosystèmes et la faune, les fabricants commencent à prendre des engagements ambitieux pour garder les nouveaux plastiques hors de l'environnement. Un nombre croissant d'entre eux ont signé le US Plastics Pact, qui s'engage à rendre 100 % des emballages en plastique réutilisables, recyclables ou compostables, et à en voir 50 % effectivement recyclés ou compostés d'ici 2025.

Mais pour les entreprises qui fabriquent un grand nombre de petits plastiques jetables, ces objets de poche sont un obstacle majeur à la réalisation de leurs objectifs de recyclage.

"Pensez à des articles comme votre brosse à dents, vos tubes de dentifrice de voyage, vos bouteilles de shampoing de voyage", explique Alexis Hocken, doctorant en deuxième année au département de génie chimique du MIT. "Ils finissent par se glisser entre les mailles de l'infrastructure de recyclage actuelle. Vous pouvez donc les mettre dans votre bac de recyclage à la maison, ils peuvent se rendre jusqu'à l'installation de tri, mais lorsqu'il s'agit de les trier, ils ne se transforment jamais en une balle de plastique recyclé à la toute fin de la ligne. "

Aujourd'hui, un groupe de cinq entreprises de produits de consommation travaille avec le MIT pour développer un processus de tri qui peut garder leurs plus petits produits en plastique à l'intérieur de la chaîne de recyclage. Les sociétés - Colgate-Palmolive, Procter & Gamble, les sociétés Estée Lauder, L'Oréal et Haleon - fabriquent toutes un grand volume de plastiques "petit format", ou des produits de moins de deux pouces de long dans au moins deux dimensions. En collaboration avec Brad Olsen, professeur de génie chimique Alexander et I. Michael Kasser (1960); Desiree Plata, professeur agrégé de génie civil et environnemental; l'initiative de solutions environnementales du MIT ; et l'organisation à but non lucratif The Sustainability Consortium, ces entreprises recherchent un prototype de technologie de tri à apporter aux installations de recyclage pour des tests à grande échelle et un développement commercial.

Travaillant dans le laboratoire d'Olsen, Hocken s'attaque à la complexité des systèmes de recyclage impliqués. Les installations de récupération de matériaux, ou MRF, sont censées traiter des produits de toutes formes, tailles et matériaux, et les trier en un flux pur de verre, de métal, de papier ou de plastique. La première étape de Hocken dans le projet de recyclage a été de visiter l'un de ces MRF à Portland, dans le Maine, avec Olsen et Plata.

"Nous pouvions littéralement voir des plastiques tomber des tapis roulants", dit-elle. "En quittant cette tournée, j'ai pensé, mon Dieu ! Il y a tellement d'améliorations qui peuvent être apportées. Il y a tellement d'impact que nous pouvons avoir sur cette industrie."

De la conception des plastiques à leur gestion

Hocken a toujours su qu'elle voulait travailler en ingénierie. Ayant grandi à Scottsdale, en Arizona, elle a pu passer du temps sur le lieu de travail avec son père, un ingénieur électricien qui conçoit des dispositifs biomédicaux. "Le voir travailler comme ingénieur et la façon dont il résout ces problèmes vraiment importants a définitivement suscité mon intérêt", dit-elle. "Quand est venu le temps de commencer mon diplôme de premier cycle, ce fut une décision très facile de choisir l'ingénierie après avoir vu le quotidien que mon père faisait dans sa carrière."

À l'université d'État de l'Arizona, elle s'est spécialisée dans le génie chimique et a commencé à travailler avec les polymères, proposant des combinaisons d'additifs pour l'impression plastique 3D qui pourraient aider à affiner le comportement des produits finaux. Mais même en travaillant quotidiennement avec des plastiques, elle pensait rarement aux implications de son travail pour l'environnement.

"Et puis, au printemps de ma dernière année à l'ASU, j'ai suivi un cours sur les polymères sous l'angle de la durabilité, et cela m'a vraiment ouvert les yeux", se souvient Hocken. Le cours a été dispensé par le professeur Timothy Long, directeur du Biodesign Center for Sustainable Macromolecular Materials and Manufacturing et expert bien connu dans le domaine des plastiques durables. "Cette première session, où il a exposé tous les faits vraiment effrayants entourant la crise des plastiques, m'a très motivé à me pencher davantage sur ce domaine."

Au MIT l'année suivante, Hocken a cherché Olsen comme conseillère et a fait de la durabilité des plastiques son objectif dès le départ.

"Venir au MIT était la première fois que je m'aventurais en dehors de l'état de l'Arizona pendant plus de trois mois", dit-elle. "C'était vraiment amusant. J'adore vivre à Cambridge et dans la région de Boston. J'adore mes camarades de laboratoire. Tout le monde est d'un grand soutien, que ce soit pour me donner des conseils sur une science que j'essaie de comprendre, ou juste pour me donner un discours d'encouragement si je me sens un peu découragé."

Un défi à recycler

Aujourd'hui, de nombreuses recherches sur les plastiques sont consacrées à la création de nouveaux matériaux, y compris des matériaux biodégradables qui sont plus faciles à absorber pour les écosystèmes naturels, et des matériaux hautement recyclables qui conservent mieux leurs propriétés après avoir été fondus et refondus.

Mais Hocken voit également un énorme besoin de meilleures façons de gérer les plastiques que nous fabriquons déjà. "Bien que les polymères biodégradables et durables représentent une voie très importante, et je pense qu'ils devraient certainement être poursuivis plus avant, nous sommes encore loin que cela soit une réalité universelle dans tous les emballages en plastique", dit-elle. Tant que de grands volumes de plastique conventionnel sortiront des usines, nous aurons besoin de moyens innovants pour l'empêcher de s'accumuler sur la montagne de pollution plastique. Dans l'un de ses projets, Hocken tente de trouver de nouvelles utilisations pour le plastique recyclé qui tirent parti de sa résistance perdue pour produire un matériau utile et flexible semblable au caoutchouc.

Le projet de recyclage petit format entre également dans cette catégorie. Les entreprises soutenant le projet ont mis au défi l'équipe du MIT de travailler avec leurs produits exactement tels qu'ils sont actuellement fabriqués, en particulier parce que leurs concurrents utilisent des matériaux d'emballage similaires qui devront également être couverts par toute solution conçue par l'équipe du MIT.

Le défi est de taille. Pour lancer le projet, les entreprises participantes ont envoyé à l'équipe du MIT une large gamme de produits de petit format qui doivent passer par le processus de tri. Ceux-ci comprennent des contenants pour le baume à lèvres, le déodorant, les pilules et le shampoing, ainsi que des outils jetables comme des brosses à dents et des cure-dents. "Une contrainte, ou un problème que je prévois, est à quel point les formes sont variables", explique Hocken. "Un cure-dents dentaire par rapport à une brosse à dents sont des formes très différentes."

Ils ne sont pas non plus tous faits du même type de plastique. Beaucoup sont en polyéthylène téréphtalate (PET, type 1 dans le système d'étiquettes de recyclage) ou en polyéthylène haute densité (PEHD, type 2), mais la quasi-totalité des sept catégories de recyclage sont représentées parmi les produits de l'échantillon. La solution de l'équipe devra tous les gérer.

Un autre obstacle est que le processus de tri dans un grand MRF est déjà très complexe et nécessite un investissement important en équipement. Le flux de déchets passe généralement par un "écran brise-vitre" qui brise le verre et récupère les éclats ; une série d'étoiles rotatives en caoutchouc pour extraire des objets bidimensionnels, en collectant du papier et du carton; un système d'aimants et de courants de Foucault pour attirer ou repousser différents métaux ; et enfin, une série de trieurs optiques qui utilisent la spectroscopie infrarouge pour identifier les différents types de plastiques, puis les souffler dans différentes goulottes avec des jets d'air. Les MRF ne seront pas intéressés par l'adoption de trieurs supplémentaires à moins qu'ils ne soient peu coûteux et faciles à intégrer dans ce flux élaboré.

"Nous souhaitons créer quelque chose qui pourrait être adapté à la technologie et à l'infrastructure actuelles", a déclaré Hocken.

Solutions partagées

"Le recyclage est un très bon exemple de cas où une collaboration préconcurrentielle est nécessaire", déclare Jennifer Park, responsable de l'action collective au Sustainability Consortium (TSC), qui a travaillé avec des parties prenantes d'entreprise sur la recyclabilité des petits formats et a aidé à réunir les sponsors de ce projet et à organiser leurs contributions. "Les entreprises qui fabriquent ces produits reconnaissent qu'elles ne peuvent pas déplacer des systèmes entiers par elles-mêmes. La cohérence autour de ce qui est et n'est pas recyclable est le seul moyen d'éviter la confusion et d'avoir un impact à grande échelle.

"De plus, il est intéressant que les entreprises de biens de consommation emballés parrainent cette recherche au MIT qui se concentre sur les innovations au niveau MRF. Elles investissent dans des innovations qui, espèrent-elles, seront adoptées par l'industrie du recyclage pour progresser sur leurs propres objectifs de durabilité. "

Hocken pense que, malgré les défis, il vaut la peine de poursuivre une technologie qui peut empêcher les plastiques de petit format de glisser entre les doigts des MRF.

"Ce sont des produits qui seraient plus recyclables s'ils étaient plus faciles à trier", précise-t-elle. "La seule chose qui diffère, c'est la taille. Vous pouvez donc recycler à la maison votre grande bouteille de shampoing et la petite bouteille de voyage, mais il n'est pas garanti que la petite en fasse une balle de plastique à la fin. Si nous pouvons trouver une solution qui cible spécifiquement ceux qui sont encore sur la ligne de tri, ils sont plus susceptibles de se retrouver dans ces balles de plastique en fin de ligne, qui peuvent être vendues à des récupérateurs de plastique qui peuvent ensuite utiliser ce matériau dans de nouveaux produits. "

"TSC est vraiment enthousiasmé par ce projet et notre collaboration avec le MIT", ajoute Park. "Nos parties prenantes du projet sont très dévouées à trouver une solution."

Pour en savoir plus sur ce projet, contactez Christopher Noble, directeur de l'engagement des entreprises à la MIT Environmental Solutions Initiative.

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