Une équipe de chercheurs de l’université de technologie d’Eindhoven (Pays-Bas), a mis au point un outil pour mieux comprendre et optimiser le procédé de séparation magnétique densimétrique (Magnetic density separation – MDS) des plastiques. Cette technologie pourrait améliorer significativement le tri des familles de polymères et répondre ainsi à un enjeu majeur pour développer un recyclage plus efficace. Ces travaux ont fait l’objet d’une publication fin janvier dans la revue Journal of fluid mechanics.
Au rythme actuel de la production des matières plastiques, près de 12 milliards de tonnes de déchets plastiques auront été accumulées à l’horizon 2050. Le recyclage de ces matériaux s’annonce donc comme l’un des grands défis à relever pour répondre à la problématique environnementale. Cependant, de plus en plus de produits sont constitués de matériaux complexes qui associent plusieurs polymères qu’il faut séparer et trier. Ils sont ensuite refondus pour pouvoir être utilisés dans d’autres applications.
La séparation magnétique sort du lot
Séparation densimétrique par flottaison, par tri optique avec des caméras adaptées, par criblage balistique ou par tri triboélectrique… Si les méthodes sont nombreuses, elles sont souvent limitées qu’à certaines familles de polymères, impactant ainsi le gisement pouvant être recyclé.
La technique dite de séparation magnétique densimétrique (MDS), est particulièrement prometteuse. Elle permet de trier de manière continue un grand nombre de polymères en fonction de leur densité dans un liquide magnétique. Il s’agit d’un ferrofluide, c’est-à-dire une suspension colloïdale stable de nanoparticules ferromagnétiques et ferrimagnétiques dans un liquide porteur.
La technique MDS consiste à appliquer un champ magnétique externe, au moyen d'aimants situés en haut et en bas du canal d’écoulement du fluide, générant ainsi un gradient de densité à différentes hauteurs au sein du liquide. Lorsque les particules de plastiques sont plongées dans ce ferrofluide, elles rejoignent les zones où la masse volumique apparente du fluide est équivalente à la masse volumique de la matière. Les particules flottent donc à différents niveaux. Des séparateurs situés en bout de chaîne, permettent de récolter les plastiques dans le flux.
Vers un modèle pour optimiser le procédé
Cette technique, actuellement en cours de développement pour les polymères, nécessitent d’être mieux comprise avant de passer à l’échelle industrielle. L’équipe de l’Université de technologie d’Eindhoven a mis au point une simulation numérique pour évaluer l’impact de la taille des particules plastiques et des turbulences générées dans le liquide sur l’efficacité du procédé.
Le modèle permet notamment d’évaluer le temps nécessaire pour que les particules de plastiques migrent vers les différentes zones du liquide. Les chercheurs ont ainsi pu déterminer que le procédé est souvent plus rapide avec des particules plus grandes et de forme sphériques. Ce dernier point est jugé important, car elle permet de réduire les collisions entre les grains de plastiques, phénomène qui nuit à la rapidité de la séparation des matériaux.
Pour améliorer le procédé, les chercheurs préconisent donc d’optimiser l’étape de broyage et de traitement pré-séparation, en tenant compte de ces contraintes.
La mise au point d’un procédé de séparation magnétique densimétrique efficace pour les matières plastiques, permettrait de traiter et de recycler un plus grand nombre de polymères, tout en réduisant le nombre d’étapes nécessaires au traitement mécanique des déchets.
