Recycler les matériaux composites des aéronefs à moindre coût c’est le défi que s'apprêtent à relever Expleo, le CNRS et l’Université Toulouse III-Paul Sabatier. Depuis 2020, ces partenaires développent une solution économe en énergie pour recycler des composites constitués de fibres de carbone et de résine époxy, utilisés dans les structures primaires des avions. Ce procédé de recyclage chimique breveté, ayant déjà fait ses preuves en laboratoire, est en attente de sa mise en œuvre à l’échelle industrielle.
La fibre de carbone, réputée pour ses performances mécaniques et sa légèreté, est de plus en plus prisée par l’industrie aéronautique. Cependant, sa production repose principalement sur des produits pétrosourcés et son recyclage demeure limité. En l’absence de techniques de recyclage énergétiquement efficaces, ces matériaux sont souvent broyés puis enfouis.
Dans un contexte où les premiers avions dotés de pièces composites sont en phase de démantèlement, Expleo et des chercheurs toulousains du laboratoire de recherche des matériaux Cirimat et le laboratoire de chimie IMRCP-SMODD, du CNRS et de l'Université Paul-Sabatier, ont élaboré un procédé de recyclage chimique à la fois plus écologique et économique, se distinguant du recyclage par thermolyse – une décomposition chimique induite par la chaleur.
Des propriétés structurales conservées à 90 % par rapport au matériau initial
L'alternative est le fruit d’un projet de recherche, initié en 2020, sur la mise en œuvre d’un procédé chimique de recyclage des polymères renforcé de fibres de carbone (PRFC) à faible impact environnemental. Ce projet a été récompensé en 2023 par Airbus, à l’issue d’un appel à manifestation d’intérêt concernant les avions commerciaux en fin de vie, lancé par Aerospace Valley, Airbus et Tarmac Aerosave, avec le soutien de l’ADEME et des régions Nouvelle-Aquitaine et Occitanie. Le procédé est actuellement protégé par deux brevets déposés conjointement par les partenaires.
Ce dispositif repose sur un système oxydant sous forme de bains, composé de carbonate de propylène en tant que solvant, d’eau oxygénée comme réactif et d’un catalyseur à base d’acide citrique. Lors de l’immersion du matériau composite dans ce bain, en moins de 24 heures, à 60 °C et à pression ambiante, les fibres de carbone sont séparées de la résine les liant.
La réaction chimique permet de récupérer des fibres continues, dont la longueur est uniquement limitée par la morphologie du réacteur utilisé, contrairement aux méthodes de thermolyse qui produisent des fibres courtes. « Cette nouvelle méthode de recyclage chimique permet de récupérer des fibres de carbone démêlées dont les propriétés structurales atteignent 90 % de celles du matériau initial », selon un communiqué du CNRS. Le procédé permet également d’obtenir un précipité de résine époxy dépolymérisée, potentiellement réutilisable, avec la possibilité de recycler le solvant et le catalyseur, minimisant ainsi les déchets chimiques.
Du laboratoire à l'échelle industrielle
Après des résultats concluants en laboratoire, Expleo envisage désormais de passer à l’industrialisation. Des discussions sont en cours avec le pôle Aerospace Valley pour étudier la suite à donner à ce projet dans le secteur aéronautique. La solution pourrait également être appliquée au traitement des pales d’éoliennes et dans l’industrie automobile, autant de pistes qu’Expleo et ses partenaires comptent explorer.
