Laboratoire sur le cycle du carbone : Des déchets aux matières premières industrielles

Avec l’augmentation des coûts de l’énergie, la diminution des ressources et l’accroissement des volumes de déchets, l’humanité est confrontée à un problème de déchets. Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont créé une nouvelle plateforme de développement pour une économie circulaire plus durable : le Carbon Cycle Lab (CCLab). Leurs recherches comprennent un projet de recyclage chimique des déchets plastiques, qui est en train de passer à l’échelle pilote. L’objectif du projet est d’inclure dans les cycles de matériaux des déchets qui n’étaient pas recyclables auparavant.

La production mondiale de plastique a considérablement augmenté au cours des 70 dernières années, pour atteindre environ 414 millions de tonnes en 2023. Cependant, le taux de recyclage n’est que de 10 %. Étant donné que les coûts énergétiques devraient continuer à augmenter alors que les ressources se raréfient, la transformation industrielle doit inclure des taux de recyclage plus élevés. Le KIT contribue aux efforts visant à atteindre des taux plus élevés grâce à sa nouvelle plateforme de recherche, le Carbon Cycle Lab (CCLab). Avec leur projet bioliq®, les chercheurs du KIT avaient déjà mis au point un processus complet de recyclage des résidus biologiques. Le CCLab étend désormais leurs travaux au recyclage chimique des déchets plastiques.

« Pour une économie circulaire neutre en carbone, nous devons réintégrer les déchets de l’industrie, des ménages, de l’agriculture et de la sylviculture dans nos cycles de matériaux, et nous devons utiliser des énergies renouvelables pour ce faire », a déclaré le professeur Dieter Stapf, qui dirige l’Institut de chimie technique du KIT. Un cycle de carbone fermé est meilleur pour l’environnement et préserve les ressources rares, selon M. Stapf. « Dans notre pays, l’énergie et les ressources sont rares et chères », a-t-il ajouté. « À l’avenir, nos déchets seront une matière première. Leur recyclage est efficace et économique et nous aidera à réduire notre dépendance à l’égard des importations de combustibles fossiles, ce qui est devenu particulièrement urgent avec la crise en Ukraine. »

Le laboratoire du cycle du carbone bénéficie des connaissances de bioliq

Le KIT mène déjà des recherches approfondies sur l’utilisation des résidus biogènes et des ressources renouvelables pour produire des produits chimiques et des carburants durables. Dans le cadre du projet bioliq®, qui s’est achevé à la fin de l’année dernière, les scientifiques du KIT et leurs partenaires ont mis en place la première usine pilote capable de produire des tonnes d’essence à partir de la paille.

« Une grande partie de ce que nous avons appris dans le cadre de bioliq® sera intégrée dans le CCLab », a ajouté le professeur Frederik Scheiff, chef de la division Technologie des carburants à l’Institut Engler-Bunte du KIT. « Lors de la dernière campagne d’exploitation, nous avons démontré qu’il était possible d’aller de l’avant en convertissant pour la première fois des huiles de pyrolyse de plastique en matières premières chimiques. C’est quelque chose que personne d’autre n’avait encore vraiment fait », a précisé M. Scheiff. « Nous avons appris à développer et à mettre à l’échelle de telles technologies, et nous avons montré qu’elles peuvent également être utilisées pour convertir des déchets plastiques complexes et auparavant non recyclables en matières premières chimiques. »

Exploiter des déchets auparavant non recyclables

La nouvelle plateforme de recherche CCLab est la suite logique des méthodes de recyclage des déchets initiées avec bioliq®. Un recyclage de qualité est aujourd’hui impossible pour la plupart des produits plastiques en raison de leur composition chimique et de leurs impuretés.

« Nous travaillons au CCLab sur le recyclage de matériaux qui sont encore brûlés ou enfouis aujourd’hui, ce qui entraîne des émissions de gaz à effet de serre », explique M. Stapf. À terme, les nouvelles technologies développées au KIT permettront de synthétiser de nouveaux plastiques à partir de déchets plastiques sans utiliser de pétrole ou de gaz naturel, et de séparer ou de détruire les substances nocives et les impuretés contenues dans les déchets. Les produits qui en résulteront subiront ensuite d’autres traitements afin de créer des matières premières pour la production de nouveaux plastiques.

Avec le CCLab, les chercheurs visent à démontrer l’ensemble de la chaîne de valeur. « Le Carbon Cycle Lab est une plateforme de développement importante pour l’économie circulaire durable. Nous faisons passer les nouvelles technologies de la recherche au KIT et à l’Association Helmholtz à l’échelle pilote », a dit M. Stapf.

Forte demande de recyclage

Ces technologies sont nécessaires de toute urgence : les objectifs de recyclage de l’UE prévoient le recyclage de 10 millions de tonnes de plastiques supplémentaires par an en Europe d’ici à 2035. Pour l’Allemagne, qui produit un tiers des plastiques européens, cela représenterait 2 à 3 millions de tonnes supplémentaires par an.

« Avec le  » Green Deal  » européen, l’Union européenne prévoit de passer à une économie efficace dans l’utilisation des ressources, neutre en carbone et compétitive. Le CCLab fournit des informations importantes sur la manière dont cela peut fonctionner à l’échelle industrielle », a conclu M. Stapf.

Légende illustration : Le Carbon Cycle Lab utilise également les technologies développées dans l’installation bioliq® précédente pour le traitement des résidus biogènes et des ressources renouvelables. (Photo : Markus Breig, KIT)

Source : KIT