LES EMBALLAGES PLASTIQUES :

DE LA FABRICATION A LA VALORISATION

DES DECHETS D'EMBALLAGES VALORISABLES AUX PRODUITS RECYCLES     PARTIE III

Par la totale adéquation de leurs propriétés avec celles demandées par les applications, l'utilisation des matières plastiques présente de nombreux avantages dans le domaine de l'emballage. Une fois transformées en déchets d'emballages, ces matières présentent-elles encore des atouts dans la gestion de leur fin de vie ?

De leur conception à leur gestion lorsqu'ils deviennent déchets, tous les emballages sont aujourd'hui régis par la Directive européenne n°94/62/CE. Cette dernière édicte une hiérarchie dans la gestion des déchets issus de ces derniers (prévention > réemploi ou réutilisation > valorisation), fixe dans le cas de la valorisation des objectifs chiffrés et énonce des règles ou exigences essentielles quant à la conception de ces emballages.

1    La valorisation des déchets d'emballages plastiques

1.1    Les déchets d'emballages ménagers (DEM) plastiques

Dans le cadre de la législation française, le décret n°92-377 du 1er avril 1992 précise les conditions d'élimination des déchets d'emballages ménagers. Ce décret confie aux producteurs, importateurs ou toute autre personne responsable de la mise sur le marché d'un produit l'obligation de contribuer ou de pourvoir à l'élimination des déchets générés par ce produit. Plusieurs possibilités s'offrent aux personnes concernées par ce décret pour s'acquitter de cette obligation :

• établir un système de consignation de leur emballages, signalé de manière apparente sur ceux-ci ;

• organiser, pour le dépôt de ces emballages, des emplacements spécifiquement destinés à cet effet ;

• recourir aux services d'un organisme ou d'une société agréé pour prendre en charge leur responsabilité d'élimination de ces emballages usagés. La grande majorité des industriels ont choisi de contribuer à un organisme agréé (Eco-Emballages ou Adelphe ). Outre la prise en charge de la responsabilité d'élimination des emballages usagés de leurs adhérents, ces organismes ont reçu des pouvoirs publics la mission de valoriser 75 % de leurs emballages contribuants d'ici 2002.

Fondé sur l'implication volontaire des industriels et la mise en place tout aussi volontaire par les collectivités d'un système de collecte sélective des déchets ménagers, le dispositif français de gestion des déchets d'emballages ménagers peut se résumer à ces quelques étapes :

• pour assumer leur responsabilité d'élimination des déchets d'emballages qu'ils génèrent, les conditionneurs adhèrent à un organisme agréé et lui versent, pour chaque emballage mis sur le marché, une contribution financière ;

• afin d'atteindre leur objectif de valorisation, les organismes agréés contractent avec les collectivités désireuses de mettre en place une collecte sélective des déchets d'emballages ménagers et reversent aux collectivités locales les contributions perçues principalement sous forme de soutiens financiers à la collecte sélective et au tri des déchets d'emballages ménagers ;

• parallèlement, ces organismes passent des accords avec les filières de matériaux qui valorisent ou font valoriser les DEM mobilisés par les collectivités ayant opté pour la garantie de reprise de ces derniers. Valorplast constitue la filière Plastique. Cette société anonyme est composée d'un double actionnariat : les producteurs de résines plastiques réunis dans le GIE Infoplast et les transformateurs de ces résines avec leurs syndicats professionnels.

1.2    Des résultats de valorisation contrastés

L'application de la législation relative à l'élimination des déchets d'emballages ménagers d'une part, à la valorisation des déchets d'emballages industriels et commerciaux de l'autre , a permis d'obtenir les résultats de valorisation suivants :

               DIB-DIC PLASTIQUES                                                                           DEM et AssimilésPLASTIQUES                                             DECHETS D'EMBALLAGES PLASTIQUES TOTAL

                                                                                                                         (Source : CSEMP - chiffres 1997)

(Valeur indicative - 1994. Source : ADEME)
VE : valorisation énergétique VM : valorisation matière

Si les moyens mis en place pour valoriser les déchets d'emballages industriels paraissent suffisants pour respecter les objectifs législatifs, il ne semble pas en être de même pour les moyens concernant les déchets d'emballages ménagers. La caractérisation précise de ces moyens, présentée ci-après, permettra de mieux appréhender leur fonctionnement, leur efficacité ainsi que leurs développements attendus.

2    La valorisation du gisement plastique à la charge des collectivités

Plus de deux millions de tonnes de déchets d'emballages ménagers et assimilés plastiques sont à la charge des collectivités chaque année (2 366 000 tonnes). Quelles sont aujourd'hui les valorisations possibles pour l'ensemble des déchets d'emballages plastiques des collectivités ?

2.1    La valorisation énergétique

La valorisation énergétique représente aujourd'hui la voie de valorisation la plus importante en tonnage pour les déchets d'emballages plastiques. Le haut pouvoir calorifique des matières plastiques permet d'expliquer ce type de valorisation. En effet, lors de l'incinération de ces déchets, l'énergie dégagée peut être récupérée sous forme d'électricité ou de vapeur d'eau. Le tableau suivant présente le PCI des polymères les plus courants ainsi que celui d'autres matériaux et matières en comparaison :

Bien que le PCI des déchets d'emballages plastiques soit nettement inférieur à celui des polymères purs , leur présence dans les ordures ménagères permet encore, lors de leur incinération, d'économiser le fuel nécessaire à leur prise de combustion, améliorant d'autant le rendement de ces installations. Toutefois, la présence de déchets d'emballages plastiques dans les ordures ménagères n'est avantageuse que jusqu'à un certain point. En effet, le pouvoir calorifique des plastiques peut devenir un inconvénient en cas de surcharge thermique des fours de l'incinérateur.

Par ailleurs, l'incinération des ordures ménagères et principalement des déchets d'emballages plastiques n'est pas sans conséquence sur l'environnement. La combustion génère de nombreux rejets de toutes sortes :

• Emissions gazeuses : poussières, métaux lourds, gaz chlorhydrique, dioxines, ...

• Rejets solides : cendres volantes, mâchefers, résidus de neutralisation, ...

• Effluents liquides : (en cas de neutralisation des fumées par voie humide).

Si les réglementations européennes et françaises en matière d'émission de fumées obligent à la neutralisation des polluants dégagés par les incinérateurs, aucune obligation ne porte aujourd'hui sur la récupération d'énergie par ces installations. Au-delà de la simple élimination des déchets, cette fonction optionnelle représente pourtant un intérêt de l'incinération qui peut, dans ce cas, se présenter comme le complément au recyclage dans la gestion moderne des déchets menée aujourd'hui par les collectivités locales.

Le recyclage des déchets d'emballages ménagers plastiques étant actuellement limité à certains produits et résines, l'incinération avec récupération d'énergie permet aux déchets non concernés (ils représentent la plus grand partie des DEM plastiques) d'accéder à une valorisation. Si l'objectif de 15 % de valorisation matière se révèle atteignable pour l'ensemble des déchets d'emballages plastiques, il restera toutefois 1 700 000 tonnes de déchets d'emballages ménagers plastiques qui doivent trouver une élimination en conformité avec l'ensemble des réglementations. Ainsi, quand l'installation le permet, les déchets d'emballages ménagers plastiques légers, petits ou souillés peuvent être valorisées énergétiquement car il est aujourd'hui considéré comme trop coûteux de les trier et de les recycler. De la même façon, les DEM complexes , trop difficile à recycler techniquement, peuvent être également envoyés à l'incinérateur. Dans l'attente de nouvelles techniques de recyclage...

2.2    La valorisation matière

2.2.1    Tri, régénération, recyclage : les étapes pour une seconde vie

Les déchets d'emballages ménagers plastiques sont collectés sélectivement par la collectivité : apport volontaire ou porte-à-porte, séparés ou non des autres fractions valorisables.

Ces déchets sont ensuite triés par nature de polymère (PVC, PET, PEhd) puis mis en balles, prêts à être livrés dans des unités de régénération où ils seront à nouveau triés puis broyés et purifiés pour être enfin prêts à l'emploi chez des transformateurs.

2.2.2    Les difficultés de recyclage liées à la présence d'impuretés

• Une propriété des polymères quasi-générale défavorable au recyclage

Quel que soit le type de collecte mis en place dans la collectivité (apport volontaire ou porte-à-porte, en mélange ou non) l'ensemble des DEM plastiques est récupéré en un seul flux ; toutes les natures de polymères y sont mélangées : PEhd, PVC, PET, ...

La difficulté majeure du recyclage des matières plastiques résulte d'une caractéristique que possède la quasi-totalité des polymères : ils ne sont pas miscibles entre eux. Les résines couramment utilisées dans l'emballage sont donc incompatibles entre elles : PEhd ¹ PET ¹ PP ¹ PVC ¹ ... Deux polymères constitués de la même nature de résine mais de configurations différentes peuvent également être incompatibles (ex : bouteilles de lait et de détergents en PEhd).

De façon générale, les propriétés d'un mélange de polymères sont inférieures à celles des polymères constitutifs du mélange. Cette baisse de performance du matériau est principalement causée par le manque de cohésion entre les différentes résines en présence ainsi que par la combinaison des propriétés intrinsèques de ces résines (certaines pouvant s'opposer). Les différentes sortes de résines doivent donc être séparées avant tout recyclage .

Cas du PVC
Plus que les autres matières plastiques employées dans l'emballage, la présence de PVC dans un gisement plastique d'une autre nature, notamment de PET, pose plusieurs problèmes lors de son recyclage :

• les densités du PVC et du PET étant voisines, il est difficile de séparer les deux résines;

• ayant une température de fusion inférieure à celle du PET, le PVC fond et se décompose lors de la transformation du PET et s'accompagne d'un dégagement de vapeurs d'acide chlorhydrique.

• Les additifs : une amélioration des produits plastiques, une gêne pour leur recyclage

Les nombreux adjuvants introduits lors de la fabrication des matières plastiques favorisent également la détérioration des propriétés de la matière plastique recyclée. En effet, comme cela a pu être précédemment évoqué, des adjuvants sont ajoutés à la résine pour répondre parfaitement au cahier des charges des produits finis ; leur nature et leur quantité sont donc multiples, fonctions de l'utilisation finale de la matière plastique. Par conséquent, si les déchets d'emballages ménagers plastiques peuvent être séparés par nature de résine, d'autres difficultés de recyclage persistent par la présence des nombreux additifs souvent très différents les uns des autres. ·

• Une contamination diverse de la matière à recycler

Lors de leur collecte, les bouteilles, flacons et bidons de toute nature de plastique peuvent se " charger " en éléments indésirables (contenu résiduel, humidité, particules inertes,...). Parallèlement, ces déchets d'emballages ménagers en plastique comprennent aussi des éléments de nature de matériau différente de celle de l'emballage de départ (étiquette en papier, colle, bouchon). L'ensemble de ces contaminants a pour effet général de diminuer les propriétés physico-mécaniques de la matière plastique régénérée avec toutefois quelques nuances :

Contenu résiduel
Outre la saleté extérieure des balles de DEM plastiques due à la poussière collée par les liquides résiduels répandus lors des manipulations de collecte, de tri et de transport, les liquides résiduels se retrouvent, sous forme de molécules, à l'intérieur même de la résine par effet de diffusion (adsorption). Cela a pour conséquence soit de plastifier le polymère (cas du PEhd) soit de le réticuler (cas du PP) avec pour résultat commun la perte d'une partie des performances du matériau. Des problèmes d'odeur résiduelle peuvent également survenir ainsi qu'une décoloration de la résine.

L'huile alimentaire
Il est demandé de retirer les bouteilles d'huile alimentaire du gisement de DEM plastiques à recycler. En effet, outre les incidences sur les performances mécaniques de la matière régénérée comme tout contenu résiduel, l'huile rend le traitement des eaux de lavage difficile et coûteux.

Bouchons de résine différente
L'introduction de ces éléments, en présence importante, se traduit par la non-miscibilité des deux matières plastiques, induisant une baisse des propriétés mécaniques du matériau recyclé.

Résidus de colles
En plus de l'abaissement des performances du matériau, la présence d'adhésifs dans un gisement PET provoque également une perte de couleur de la résine.

Humidité
Tous les polymères synthétisés par polycondensation (particulièrement les polyesters comme le PET) sont sensibles à l'humidité. Elle entraîne une réaction chimique qui a pour conséquence de casser les chaînes macromoléculaires, diminuant ainsi les propriétés mécaniques de la résine régénérée.

Particules inertes
Plus que les incidences néfastes sur les caractéristiques finales des matières plastiques, les particules inertes telles que le verre, la porcelaine ou les graviers occasionnent des problèmes d'usure sur le matériel lors de la régénération ; pendant la phase de broyage des DEM plastiques, ces contaminants abrasent les couteaux des broyeurs. Les particules inertes produisent ensuite à l'intérieur des polymères des concentrations de contraintes qui le fragilisent en favorisant la formation de fissures dans le produit fini. Certaines applications peuvent être exclues pour les matières plastiques régénérées qui contiennent ce type de contaminants : l'extrusion-soufflage de corps creux minces ou l'extrusion dans des filières pour les débouchés textiles.

NB : Les difficultés liées à la présence de la majorité des impuretés énoncées ci-dessus peuvent être surmontées ou évitées par des techniques et méthodes à mettre en œuvre par l'industrie (chapitre suivant).

• Des retransformations dommageables

La mise en forme des polymères par les différents procédés de transformation induit également un changement structural au niveau moléculaire provoqué par l'environnement oxydant, les températures élevées et le cisaillement mécanique imposés par le process de transformation. Selon les moyens employés, les transformations successives ont pour effet de changer les propriétés finales du produit soit par la scission des chaînes macromoléculaires suivie généralement par la cristallisation de certaines zones, soit au contraire par la réticulation des macromolécules.

• Plus longue est la durée de vie des produits plastiques, plus difficile sera leur recyclage ultérieur

Contrairement à la majorité des autres matériaux d'emballages, les matières plastiques sont sensibles aux UV et aux environnements oxydants qui ont pour effet le jaunissement de certains polymères (PS, PVC) et l'abaissement des caractéristiques mécaniques pour l'ensemble des résines. Plus la durée de vie du produit est longue, plus ces dégradations sont importantes.

2.2.3     Des solutions industrielles au service du recyclage des DEM plastiques

Les difficultés recensées ci-dessus peuvent être surmontées ou évitées par des techniques et méthodes à mettre en œuvre par l'industrie.

• Des tris manuels et automatiques bénéfiques et rentables

Quels que soient les efforts de collecte et de tri des collectivités locales, la qualité obtenue des balles plastiques, même respectant les Prescriptions Techniques Minimales , ne permet pas leur recyclage immédiat. En effet, un surtri souvent manuel est opéré sur les DEM plastiques avant tout traitement. D'autres tris plus automatiques sont également effectués au niveau des unités de régénération. Tris opto-électroniques (rayon X, infra rouge), densimétriques, par flottation, tris magnétiques et par courant de Foucault : leur combinaison permet de séparer les résines entre elles (bouchons, bouteilles de résines différentes) et d'éliminer un grand nombre d'indésirables (métaux ferreux ou non, particules inertes, ...) et évite ainsi les problèmes de recyclage évoqués précédemment. Ne trouvant de rentabilité économique par effet d'échelle qu'à ce niveau de la chaîne, un tri séparant le gisement d'une même résine par couleur est également mis en place dans les unités de régénération. Utilisé essentiellement pour le PET, ce tri permet aux matières plastiques recyclées d'accéder à de nouvelles applications. Les étapes de surtri manuel et de tris automatiques permettent de parfaitement purifier les matières plastiques issues des déchets d'emballages ménagers par l'élimination de nombreux contaminants et la séparation des plastiques en fonction des différentes résines.

• De meilleurs résultats obtenus par le lavage à chaud

Inscrit dans les opérations de régénération, le lavage à froid purifie les matières plastiques mais présente quelques limites. Certains indésirables comme les liquides résiduels ou les colles restent présents après cette opération. Le lavage à chaud élimine en grande partie ces indésirables et résout ainsi les problèmes liés à leur présence : changement de propriétés physico-mécaniques des polymères, odeurs persistantes, ... Ce lavage est souvent couplé à l'introduction d'additifs (soude par exemple) pour améliorer encore la régénération des produits. La généralisation du lavage à chaud permettra une meilleure régénération des matières plastiques issues des DEM mobilisés par les collectivités locales et facilitera ainsi leur recyclage.

• Les nombreux bénéfices des stabilisants

Comme lors du premier cycle de fabrication des résines, des stabilisants peuvent être introduits lors de la mise en œuvre des matières plastiques régénérées avec pour même effet d'influer positivement sur leurs propriétés. L'addition de stabilisants annihile les conséquences néfastes du vieillissement des plastiques (jaunissement, photo-oxydation, ...) ainsi que celles des transformations successives subies par la matière recyclée (baisse des propriétés mécaniques). Il existe aujourd'hui des stabilisants spécialement conçus pour les matières recyclées. Il a été observé que la combinaison de stabilisants différents engendre un effet de synergie et améliore d'autant les caractéristiques des produits obtenus.

2.2.4     Les Prescriptions Techniques Minimales (PTM) : un cahier des charges industriel applicable aux déchets ménagers

La récupération des DEM plastiques n'a pas de long historique ; peu d'entreprises reprennent aujourd'hui ces matériaux dans le cadre d'un marché libre. C'est pourquoi les collectivités ont opté en quasi-totalité pour la garantie de reprise proposée par la filière Valorplast.

Depuis 1996, date du premier renouvellement de l'agrément des sociétés agréées, les conditions de reprise des DEM plastiques n'ont pas connu d'évolution notable. La renégociation des barèmes en 1998 a permis d'améliorer les soutiens financiers versés par les sociétés agréées aux collectivités locales notamment grâce à l'indexation des soutiens aux performances quantitatives. Elle a également permis de reconsidérer le cahier des charges de certains matériaux en fonction des réalités actuelles de qualité et de reprise de ces derniers. Par contre, les prescriptions techniques minimales (PTM) relatives aux DEM plastiques n'ont fait l'objet d'aucune modification majeure.

Dans l'attente des résultats de l'expérimentation lancée en juin 1998 sur la valorisation des DEM plastiques hors PTM , le cahier des charges applicable aux DEM plastiques se présente de la façon suivante :

Sur le tonnage de déchets d'emballages ménagers plastiques dont la collectivité locale a la charge, de nombreuses restrictions ont été faites dans le cadre du dispositif de valorisation des DEM sur la nature des DEM plastiques à collecter et à trier en vue de leur recyclage.

Ces restrictions s'opèrent au travers des Prescriptions Techniques Minimales fixées en sortie de centre de tri par la filière Valorplast pour les DEM en matière plastique. Ne sont concernés par leur éventuelle valorisation matière les seuls DEM plastiques type corps creux (bouteilles, flacons, bidons ménagers).

Par la limitation faite sur les types de déchets d'emballages ménagers plastiques à collecter et à trier, seules trois matières plastiques sont aujourd'hui concernées par les Prescriptions Techniques Minimales : le PVC, le PET et le PEhd. Ce cahier des charges impose également des restrictions en terme de contenance des corps creux.

Sur les 900 000 tonnes d'emballages ménagers plastiques consommées, le gisement de corps creux potentiellement concerné par l'ensemble de ces dispositions correspond approximativement à un tiers de ce tonnage.

Ce cahier des charges n'est donc pas applicable aux autres déchets d'emballages ménagers plastiques, c'est-à-dire ni aux DEM en PP (même si ces DEM sont des corps creux), tous les films de suremballages, sacs et sachets en PEbd, ni aux DEM en PS et PSE ; ces déchets d'emballages doivent aujourd'hui être traités par d'autres moyens et d'autres organismes.

L'ensemble des prescriptions techniques ont également été traduites en " critères de conformité " applicables aux trois matières plastiques visées.

2.2.5     Pour une meilleure prise en compte des attentes des collectivités locales

• Pour une qualité des matières recyclées en adéquation avec les applications

• Vers un cahier des charges réalisable

Même simplifiés , les critères de conformité restent aussi nombreux à respecter ; la non-conformité d'un seul de ces critères entraîne la non-conformité de la balle voire du lot. Pour chaque type de résine, les balles des DEM plastiques doivent respecter les 14 critères simultanément pour pouvoir être reprises par la filière. En plus de l'expression classique en nombre de flacon ou en kilo, le tableau (page 27) présente en première approximation les tolérances maximum en pourcentage pour chaque critère. Vu la faiblesse des taux d'indésirables acceptés dans chaque balle, les collectivités locales sont dans l'obligation de maîtriser entièrement la qualité des matériaux qu'elles mobilisent tout au long de la chaîne, de la collecte jusqu'au tri.

Si la communication réalisée auprès des citoyens permet un meilleur geste de tri, ses effets sont limités. Les collectivités locales doivent alors traiter un gisement contenant fatalement des indésirables (liquide résiduel, étiquettes en papier, bouchon, ...).

En outre, par la recherche du captage maximum de DEM valorisables, les collectivités locales peuvent également choisir de faire entrer en centre de tri le maximum de DEM en allégeant les consignes de tri auprès des habitants. Cette stratégie permet aussi de ne pas modifier les habitudes de tri des habitants si des filières de valorisation viennent à se développer pour des matériaux non recyclés actuellement. Enfin, cette réflexion est fondée sur la recherche d'un coût optimisé de gestion des DEM plastiques valorisables. Aujourd'hui, l'exigence de qualité demandée par la Filière s'oppose à cette gestion optimisée des DEM voulue par les collectivités locales. Les moyens techniques et humains mis en œuvre par le centre de tri doivent également être pris en compte dans la recherche de qualité des DEM plastiques mobilisés. Enlèvement des indésirables, séparation des résines, le tri des plastiques est généralement entièrement manuel (de rares collectivités expérimentent le tri automatique des DEM plastiques en centre de tri). Des erreurs humaines ne peuvent être exclues. Toutefois, certains critères ne permettent aucune erreur. Il n'est pas statistiquement raisonnable de demander un tel effort de tri quand seuls les moyens humains sont préconisés dans le tri de ces matériaux.

Des études sont en cours afin d'établir la probabilité qu'ont les collectivités de respecter, pour chaque résine triée, les 14 critères simultanément. Les premiers résultats montrent que cette probabilité est très faible. La méthode doit encore être appliquée à un nombre représentatif de collectivités afin de généraliser les résultats et d'en tirer les conséquences actuelles et futures.

Le tri du PEhd peut aussi induire l'opérateur de tri en erreur, par une confusion entre les produits acceptés et refusés. Certains produits ménagers étant souhaités, d'autres produits de même type étant refusés, les consignes en centre de tri se doivent d'être précises et respectées à la lettre.

Afin de garantir la conformité aux PTM des matériaux qu'elles mobilisent, certaines collectivités locales n'hésitent pas à écarter tout déchet d'emballage plastique pour lequel un doute apparaît quant à sa valorisation, détournant ainsi un tonnage considérable de DEM effectivement recyclables vers les refus de tri. Pourtant, les règles de dilution s'appliquent également pour un gisement de DEM ayant contenu des produits phytosanitaires ou considérés dangereux. Aujourd'hui, la mobilisation des DEM plastiques ne peut être optimisée pour des raisons de précaution envers des risques inexistants.

Les connaissances et les techniques actuelles permettent de recycler l'ensemble des déchets d'emballages ménagers plastiques des collectivités locales livré à la filière Valorplast. Les débouchés pour ces matériaux sont :