Axe Matériaux composites

Aperçu

Projet : Recycomp, nouvelle génération de CMO recyclables à partir de matières premières de recyclage : vers une économie circulaire

Isabelle CAPRON, Directrice de recherche INRAE, BIA
Contact : isabelle.capron@inrae.fr

Alain BOURMAUD, Ingénieur de recherche, UBS, IRDL
Contact : alain.bourmaud@univ-ubs.fr

Date de lancement : 01/03/2023
Référence : ANR-22-PERE-0005

Souvent d’origine fossile, la plupart des composants des composites à matrice organique (CMO) ne peuvent pas être facilement séparés les uns des autres. Ils sont donc difficilement recyclables. Les CMO ont été développés à une époque où l’écoconception et le recyclage des déchets n’étaient pas imposés par la législation. La plupart des composites finissent donc dans des décharges ou sont incinérés, nuisant à leur évaluation environnementale. La gestion des déchets dans l’UE identifie cinq étapes successives, dont la prévention, la préparation à la réutilisation et le recyclage. Le projet RecyComp souhaite contribuer à ces trois étapes.

• Prévention : améliorer la recyclabilité des composites en concevant des composites avec des solutions adhésives issues de ressources durables et thermolabiles, stimuli-réactives, solubles dans des solvants verts ou offrant des capacités de dépolymérisation.
• Préparation à la réutilisation : maximiser le nombre de composants recyclés/recyclables, minimiser le nombre de composants et faciliter le recyclage en fin de vie.
• Recyclage : assurer le démantèlement et la séparation par des technologies innovantes telles que la solvolyse subcritique et supercritique ou la solvolyse en extrudeur bi-vis pour la production de matières premières recyclées (MPRs), et remplacer les matrices difficilement recyclables par des matrices facilement recyclables.

Mots-clés : Composites, recyclage, recyclabilité, fibres de carbone et fibres naturelles, chimie durable, économie circulaire

Tâches

Nos recherches

Recyclage des CMO et fonctionnalisation des fibres recyclées
Alain BOURMAUD (IRDL)

Cette tâche est d’aborder le recyclage des composites en fin de vie (déchets historiques), avec la solvolyse comme technologie ciblée, afin de pouvoir produire des matières premières recyclées (fibres fonctionnelles recyclées mais aussi monomères/oligomères issus de la matrice polymère). Cet objectif est atteint en utilisant des solvants verts, notamment dans un extrudeur bi-vis, sous pression et température.

Nouvelle génération de composites recyclables à partir de matières premières (CMO) recyclées
Isabelle CAPRON (BIA)

Lors de cette tâche, les matériaux recyclés de la tâche 1 servent de matières premières secondaires pour fabriquer de nouveaux composites multimatériaux avec une capacité de recyclage améliorée, une meilleure empreinte carbone et des performances satisfaisantes. Différentes sous-tâches portent sur la conception et la production, à l’échelle du laboratoire, de prototypes ou de systèmes multicouches, pleinement représentatifs des systèmes composites recyclables ciblés. La qualité des interfaces entre composants et la cohésion entre couches sont abordées grâce au développement et à la mise en œuvre de tests de caractérisation spécifiques et originaux.

Aperçu

Projet : La prochaine génération de composites recyclables, réutilisables et durables/ The NEXT GENeration of Recyclable, Reusable, and Sustainable Composites

Livi Sébastien, Professeur des Universités (IMP Lyon)
Contact : sebastien.livi@insa-lyon.fr

Date de lancement : 01/11/2025
Référence : ANR-25-PERE-0003

Le développement de nouvelles méthodes de synthèse est essentiel pour concevoir une nouvelle génération de polymères combinant performances, durabilité et dans le même temps, proposer des solutions durables pour répondre aux exigences de l’économie circulaire, c’est-à-dire être réutilisables et recyclables. Ainsi, nous devons proposer, via une approche « Matériaux fonctionnels », de développer des briques moléculaires permettant l’intégration des fonctions requises dans les étapes de synthèse initiales.

Simultanément, les scientifiques doivent penser à la fin de vie de ces matériaux fonctionnels par le concept « Concevoir pour dégrader ou Concevoir pour recycler ». Pour relever ces défis, le projet NEXTGEN propose deux grandes stratégies : i) Concevoir des architectures uniques de liquides ioniques (LIs) qui serviront de plateformes pour le développement de réseaux uniques durables, réutilisables et (multi)fonctionnels dédiés aux applications composites et ii) développer des méthodes de recyclage chimique par l’utilisation de solvants verts afin de favoriser la dissolution et/ou la dépolymérisation de composites à base de thermodurcissables.

En conclusion, de riches bibliothèques de composites réutilisables à base de renforts de fibres combinant plusieurs fonctionnalités seront mises en œuvre par des méthodes de transformation conventionnelles.

Mots-clés : Liquides ioniques, solvants verts, réseaux époxydes, recyclage chimique, fibres, composites, dépolymérisation

Tâches

Nos recherches

Synthèse de nouveaux monomères et mise en œuvre de réseaux inédits
Sébastien Livi

La réactivité des monomères avec divers durcisseurs (amine ou anhydride) de masses molaires différentes sera étudiée. En faisant varier les masses molaires de ces comonomères, on obtiendra différentes densités de réticulation, c’est-à-dire différentes températures de transition vitreuse, des réseaux obtenus. Une attention particulière sera portée à l’analyse de l’effet de la présence d’espèces ioniques introduites sur la cinétique de la réaction et à la détermination de son déroulement selon les mêmes mécanismes que ceux de la copolymérisation classique de prépolymères diglycidyliques (tels que le DGEBA) et d’amines ou de DGEBA et d’anhydride.

Etude de l’interface fibre-matrice
Jannick Duchet-Rumeau et Philippe Evon

Afin d’envisager l’application de ces nouveaux réseaux comme matrices de matériaux composites à base de fibres de carbone, la mouillabilité des différentes fibres par les systèmes réactifs comprenant le prepolymère époxyde et le durcisseur ainsi que la résistance au cisaillement interfacial (IFSS) de l’interface seront étudiées.

De la conception de réseaux polymères à leur fin de vie
Cyril Aymonier et Karine Vigier

Cette tâche s’appuiera sur les différents moyens mis en place de l’échelle laboratoire à l’échelle semi-industrielle, pour le recyclage de ces matériaux. Ce projet contribuera au développement d’un nouveau procédé de dissolution/dépolymérisation basé sur des solvants solvants verts et sur l’utilisation des fluides supercritiques, ainsi qu’à une meilleure valorisation et identification des résidus de dégradation.

Economie circulaire et impacts environnementaux par analyse de cycle de vie
Sylvestre Njakou-domo

Cette tâche s’appuiera sur la grande expertise du consortium, qui a évalué diverses voies de recyclage en termes d’impacts environnementaux et ce projet ajoute un nouveau domaine de travail sur l’impact de l’étape de préparation des nouveaux monomères et l’effet des solvants verts sur leur recyclage en raison de leur capacité à être recyclés.