Vapothermolyse des pneus usagés. Valorisation du noir de carbone récupéré, relation procédé-produit.

par Ludovic Moulin

Projet de thèse en Génie des Procédés et de l'Environnement

Sous la direction de Radu Barna et de Yannick Soudais.

Thèses en préparation à l'Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux , dans le cadre de MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés , en partenariat avec RAPSODEE - Centre de Recherche d'Albi en Génie des Procédés, des Solides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement (laboratoire) et de Groupe Energique et Environnement (equipe de recherche) depuis le 01-11-2015 .


  • Résumé

    Selon l'European Tyre Recycling Association (ETRA), près de 400 millions de pneus en fin de vie sont à traiter en Europe chaque année et sont directement concernés par les mesures législatives visant le réemploi et la valorisation de 95% de la masse totale des véhicules hors d'usage. Malgré les différentes possibilités de valorisation des pneus usagés (application BTP, valorisation matière, valorisation énergétique), environ 20% du gisement français n'est pas valorisé et aucune des voies citées auparavant ne s'intéresse à la récupération du noir de carbone (NdC) qui est un constituant essentiel du pneu. Ce produit, à forte valeur ajoutée, agit comme agent de renforcement dans l'industrie du caoutchouc et des plastiques. Aujourd'hui, il existe deux types de procédés thermiques industriels permettant de récupérer le noir de carbone d'un pneumatique en fin de vie : la pyrolyse et la vapo-thermolyse. La vapo-thermolyse, actuellement industrialisée par Alpha Recyclage Franche Comté (ARFC), est une variante innovante de la pyrolyse, et utilise la vapeur d'eau surchauffé à pression atmosphérique. La solution qui consiste à substituer un NdC issu d'un procédé de fabrication conventionnel par un NdC issu du traitement par vapo-thermolyse au sein d'un produit élastomère repose sur la qualité du NdC recyclé et, en particulier, sur ses propriétés physico-chimiques (intrinsèques et de surface). L'objectif de ce travail de thèse est de proposer et de mettre en place une méthodologie adéquate afin de caractériser l'état de surface des noirs de carbone recyclés par vapo-thermolyse, d'évaluer l'impact des conditions de fonctionnement du procédé sur la surface du noir de carbone, de comprendre et d'identifier les interactions interfaciales entre le noir de carbone et l'élastomère auquel il est incorporé pour l'élaboration d'un produit final.

  • Titre traduit

    Steam water thermolysis of used tires. Repurposing of recovered carbon black, process-product relationship.


  • Résumé

    According to the European Tyre Recycling Association (ETRA), nearly 400 millions of waste tires are treated in Europe each year and are subject to legislation and regulation policies for the re-use and recycling of 95% of the total mass of end-of-life vehicles. Despite the various opportunities for recycling used tires (civil engineering applications, material recovery, energy recovery), about 20% of the French available resource remains unvalued and none of the applications just mentioned focuses specifically on the recovery of carbon black, which is one of the main component of a tire. This high added value filler acts as a reinforcing agent in rubber and plastic industries. For many years now, thermolysis technologies have been targeted as some of the most promising alternatives for the treatment of tires. Steam water thermolysis, a hybrid of pyrolysis and solvolysis, is an efficient alternative among the thermochemical methods treating waste tires for materials recovery and is currently industrialized by Alpha Recyclage Franche Comté (ARFC). The process uses superheated steam at atmospheric pressure as an additional factor of heating the waste tires within the reactor. The substitution of carbon blacks produced from a conventional manufacturing process by carbon blacks recovered from the steam water thermolysis treatment is based upon the quality of the recycled product, especially regarding its physicochemical properties (intrinsic and surface). The objective of this work is to propose and implement an appropriate methodology to characterize the surface quality of recovered carbon blacks from steam water thermolysis, to assess the impact of the process operating conditions on the surface of recovered carbons blacks, to understand and identify the interfacial interactions between recovered carbons blacks and the elastomer in which it is incorporated for the development of final products.