Thèse soutenue

Contribution à l’étude de la valorisation énergétique des résidus de plastique par craquage catalytique
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Auteur / Autrice : Chantal Kassargy
Direction : Mohand TazeroutKhalil Kahine
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Energétique, thermique et combustion
Date : Soutenance le 22/05/2018
Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire en cotutelle avec École Doctorale des Sciences et de Technologie (Beyrouth)
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Energie
Laboratoire : Systèmes énergétiques et environnement - Valorisation Energie-matière des Résidus et Traitement des Emissions - Génie des Procédés Environnement – Agroalimentaire (GEPEA) (Saint-Nazaire)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Khalil Kahine, Pascal Stouffs, Dominique Salameh, Tudor Prisecaru, Adel Mourtada, Chantal Maatouk, Sary Awad
Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Stouffs, Dominique Salameh

Résumé

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La consommation continue de matières plastiques a conduit, jusqu’à 2015, à l'accumulation de 6,3 milliards de tonnes de déchets plastiques. En Europe, le recyclage des plastiques ramassés ne dépasse pas les 30% pour des raisons logistiques et économiques liées à cette filière. La valorisation énergétique de ces déchets, non valables pour le recyclage, est alors préférée aux autres modes de gestion. L’incinération étant controversée pour son bilan énergétique et environnemental, d’autres moyens de valorisation tels que la pyrolyse sont privilégiés. Les travaux de recherche menés dans cette thèse ont été focalisés sur la pyrolyse des polyoléfines, le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP), en raison de leur forte présence dans les déchets plastiques municipaux. L’influence de la zéolithe Ultrastable Y (USY) sur la pyrolyse du PP et du PE, récupérés d’une déchèterie, a été étudiée par une analyse thermogravimétrique (ATG) puis sur un réacteur en batch à lit fixe et un réacteur continu. L’étude cinétique dedécomposition thermique des mélanges de PP et de PE a été réalisée, les paramètres cinétiques ont été déterminés et les interactions entre les différents composants du mélange ont été analysées. La quantité de zéolithe a été optimisée et le rapport catalyseur/plastique de 1:10 a été adopté durant les essais expérimentaux. L’utilisation de l’USY comme catalyseur a conduit à une distribution plus ciblée de composés et des temps de réaction plus courts. Les liquides de pyrolyse obtenus ont été séparés en différentes fractions de carburants compatibles avec les normes Européennes EN 590 et EN 228. Afin de réduire le coût de production de ces carburants, une étude de régénération du catalyseur a été menée et a montré que son niveau d’activité a diminué au bout de 14 cycles de régénération. A la fin de la thèse, un bilan d’énergie et de masse du procédé a été effectué puis les perspectives d’amélioration sont présentées afin de transposer l’étude à l’échelle industrielle.