Fabrication additive open source pour le recyclage bi-matériaux de plastiques en circuit-court

Cette thèse explore le potentiel du recyclage distribué par fabrication additive (DRAM) pour recycler localement les déchets plastiques post-consommation via l'impression 3D à grande échelle. L'étude se concentre spécifiquement sur le recyclage et l'impression directe de polymères mixtes et immiscibles, en intégrant des compatibilisants pour améliorer leur interaction. Comme étude de cas, la thèse examine les bouteilles plastiques post-consommation, composées de polyéthylène téréphtalate (PET) et de polyéthylène haute densité (HDPE), couramment utilisés respectivement dans le corps et les bouchons de ces bouteilles. Cette recherche présente trois contributions principales : 1. Étude de cas en France. Cette étude a démontré la faisabilité d'imprimer directement, sans tri préalable, des déchets de bouteilles PET/HDPE via la technologie Fused Granular Fabrication (FGF). Malgré des défis tels que la délamination et le gauchissement, une chaise fonctionnelle pour enfant a été imprimée, confirmant le potentiel du DRAM tout en soulignant certaines limites de performance. 2. Évaluation des compatibilisants. Cette étude a évalué trois compatibilisants à base de SEBS dans des mélanges rPET/rHDPE (90/10), en utilisant à la fois l’extrusion-injection et la FGF. Bien que les liaisons chimiques aient amélioré la ductilité et les propriétés interfaciales, les pièces imprimées ont montré des performances mécaniques inférieures, en raison d'une mauvaise adhésion entre les couches et d’un mélange peu homogène. 3. Réplication en Amérique du Nord. Cette étude a évalué la reproductibilité et la faisabilité économique du modèle DRAM en utilisant des matières premières locales. Les résultats ont montré une meilleure performance avec des granulés commerciaux qu’avec des flocons recyclés, en raison de problèmes de flux et de régularité. Bien que les compatibilisants aient amélioré la ductilité, des limites subsistent, notamment dues à l'efficacité réduite de mélange avec l'extrusion monovis. Cette recherche confirme la viabilité du DRAM pour recycler des plastiques post-consommation mixtes sans tri préalable, en s'appuyant sur des compatibilisants pour améliorer les performances des matériaux. La FGF apparaît comme une méthode prometteuse de recyclage décentralisé, mais nécessite encore des améliorations technologiques et une optimisation des procédés. Les recherches futures devraient porter sur l’amélioration des propriétés mécaniques, l’exploration de nouveaux compatibilisants, l’évaluation de la recyclabilité sur plusieurs cycles, et l’analyse de la viabilité économique du déploiement du DRAM pour la gestion locale des déchets.