Nous avons grandi dans un environnement où le plastique, une fois utilisé, est considéré comme un déchet. Ce fardeau a empêché des générations de consommateurs et d’industries de profiter des avantages économiques du plastique. Avec la fabrication additive et l’économie circulaire en tête des priorités de l’Europe, les déchets qui étaient considérés comme un fardeau se sont transformés en or. Seul bémol ? il appartient à chaque entreprise de trouver la bonne façon de le faire briller. Nous avons posé des questions difficiles à Dominic Störkle d’Evonik pour comprendre leur stratégie.
Pourquoi Evonik, une entreprise de produits chimiques spécialisés, demanderez-vous ? Parce que je suis convaincue qu’une stratégie d’économie circulaire pour les plastiques imprimés en 3D commence par les matériaux. Plus important encore, les producteurs de matériaux possèdent la bonne expertise et peuvent tirer parti des bonnes ressources pour mettre en place une économie circulaire ou un système qui évite les déchets et limite la consommation de ressources en recyclant les matériaux existants. Une telle circularité impliquerait de récupérer et de réutiliser les polymères existants lorsque c’est possible, ainsi que de contrôler ou de limiter le développement de nouveaux matériaux vierges fabriqués à partir de combustibles fossiles non renouvelables.
Pour ce faire, les producteurs de matériaux doivent comprendre le marché spécifique sur lequel ils opèrent. En effet, chaque producteur de matériaux aura des objectifs uniques en matière d’économie circulaire.
L’article ci-dessous a pour but de vous aider à comprendre :
- Les spécifications et les défis pour un producteur de matériaux opérant dans l’industrie de la FA
- Les décisions prises au niveau de la fabrication pour produire des matériaux d’impression 3D en tenant compte de l’économie circulaire
- Où en est Evonik dans sa démarche de développement durable
Les spécifications et les défis pour un producteur de matériaux opérant dans l’industrie de la FA
L’état d’esprit entourant la pollution par les déchets plastiques est généralement l’un des premiers obstacles auxquels se heurtent les entreprises qui utilisent des matières plastiques. Cet état d’esprit n’est pas vraiment un problème dans l’industrie de la FA, car la technologie elle-même a cultivé une attitude de recyclage des matériaux. Selon Evonik, l’un des premiers défis consiste à déterminer comment matérialiser ce savoir-faire.
« Il existe déjà de bons exemples de concepts de recyclage qui fonctionnent bien, comme dans le cas des bouteilles en PET. Dans l’étape suivante, qui est déjà en cours, nous devons transférer ce savoir-faire à d’autres domaines d’application afin de faire circuler de grands volumes et d’améliorer ainsi l’aspect économique du recyclage des plastiques. L’industrie des plastiques comprend la nécessité de forcer l’innovation dans le recyclage mécanique, mais aussi dans les technologies de recyclage chimique », explique d’emblée Dominic Störkle, responsable du domaine de croissance de l’innovation en matière de fabrication additive chez Evonik.
Malgré cette bonne attitude de l’industrie de la FA, les taux de recyclage restent faibles dans l’ensemble des industries. En Europe, par exemple, qui a tendance à prendre les devants sur les questions environnementales, le taux de recyclage est d’environ 32,5 % en poids* (Plastics, 2019) en général. Pour augmenter ce taux de recyclage, Störkle fait appel à la législation :
« La législation jouera un rôle important dans la promotion de l’économie circulaire des plastiques, comme, par exemple, la directive de l’UE sur les véhicules en fin de vie, qui entraînera une demande importante de matériaux recyclés de la part de l’industrie. À cet égard, la législation de l’UE sur l’objectif de contenu recyclé dans l’automobile vise un contenu recyclé de 25 % dans un avenir proche. Cet objectif est également soutenu par l’association Plastics Europe.
Le développement de la circularité pour les polymères spéciaux tels que le polyamide 12 nécessite une collaboration étroite tout au long de la chaîne de valeur afin de trouver les bons concepts. En tant que leader du marché des matériaux PA12, nous sommes le point de contact idéal pour les acteurs clés du marché afin de lancer ce processus. »
Cela dit, il faut reconnaître que l’amélioration des taux de recyclage au niveau mondial peut également s’avérer difficile en raison du mauvais fonctionnement des marchés. En effet, les matières premières de la plupart des plastiques restent des combustibles fossiles, dont l’utilisation est actuellement moins coûteuse que celle des matériaux recyclés. La question est donc de savoir jusqu’où vous êtes prêt à aller pour proposer une alternative plus respectueuse de l’environnement.
La réponse à cette question aidera les utilisateurs de FA à comprendre les décisions que vous avez prises au niveau de la fabrication pour produire des matériaux.
Produire des matériaux d’impression 3D en tenant compte de l’économie circulaire
Traditionnellement, la philosophie de l’économie circulaire s’articule autour des 3R : réduire, réutiliser et recycler. Connaissant bien les organisations qui fournissent des services ESG, je sais qu’il s’agit de bien plus que cela, car chaque entreprise qui s’attaque à ce sujet définit sa propre terminologie. Evonik ne fait pas exception.
« Dans notre terminologie, la réutilisabilité des matériaux fait référence aux taux de rafraîchissement sur plusieurs cycles d’impression, définis par le remplacement de la seule poudre utilisée pour former la pièce créée lors du travail précédent. À cet égard, nos grades de PA12 présentent les meilleurs taux de réutilisation du marché tout en démontrant une qualité de surface élevée et des propriétés mécaniques stables des pièces imprimées en 3D sur plusieurs cycles d’impression. En matière de recyclage, l’impression 3D est une excellente technologie car elle permet une conception sans outillage pour le recyclage de pièces et de structures très complexes qui sont ensuite fabriquées en utilisant un seul type de matériau. Ces pratiques contribuent à faire entrer les pièces en fin de vie dans un second cycle de vie, créant ainsi un écosystème optimisé en boucle fermée », explique le responsable de la FA.
Comment définir une stratégie visant à réduire les déchets plastiques et les émissions de gaz à effet de serre dans la chaîne de valeur du plastique tout en assurant la rentabilité du marché ?
C’est une question difficile, même pour les plus expérimentés, en raison de l’utilisation polyvalente des matières plastiques. Certains d’entre nous utilisent des matériaux plastiques imprimés en 3D pour des implants qui améliorent la qualité de vie de millions de patients dans le monde, tandis que d’autres les utilisent pour des applications de haute performance dans l’industrie automobile. Et ces matériaux continueront à améliorer de nombreux aspects de notre vie à l’avenir.
« C’est pourquoi le passage d’une économie plastique linéaire à une économie circulaire est essentiel pour préserver la qualité de vie des prochaines générations », ajoute Störkle, avant de tenter de répondre à la question : « La mise en place d’une économie circulaire efficace est toutefois complexe : chaque étape du cycle de production doit être réévaluée, les chaînes d’approvisionnement doivent être réorganisées, des matériaux durables tels que notre PA12 à empreinte réduite et à taux de réutilisation élevé sont nécessaires et, enfin, un nouveau mode de conception des pièces est indispensable. Pour les producteurs de matériaux comme Evonik, vivre la circularité n’est peut-être pas une évidence pour tout le monde. Cependant, plus le parcours durable est conscient et transparent au début de la chaîne de valeur additive, plus ces effets auront un impact sur l’application finale. Les fabricants de matériaux ont une grande responsabilité à cet égard, car le résultat durable d’une application dépend de la performance durable des matériaux utilisés. »
Dans cette optique, Störkle est d’accord avec nous : il est indispensable de s’éloigner des ressources fossiles et cela peut se faire de plusieurs manières. Pour Evonik, cela signifie reconnaître l’importance des matières premières biosourcées dans la fabrication durable.
« L’utilisation non réfléchie des matières premières d’origine biologique comme choix plus durable pour une fabrication dite écologique est en train de changer. Il convient de prendre des décisions fondées sur des faits. Il existe d’autres matières premières biosourcées disponibles sur le marché aujourd’hui, comme les huiles bio-circulaires ou l’huile de colza cultivée à proximité de notre site de production. La transparence est essentielle », souligne l’expert.
Au-delà de la réduction des émissions de CO2, il s’agit de déterminer « une analyse holistique qui inclut d’autres facteurs importants, tels que la consommation d’eau ou l’utilisation des sols, tout en améliorant les écobilans globaux ». Evonik encourage l’économie circulaire des plastiques en contribuant aux valeurs de l’empreinte écologique et de l’empreinte manuelle. « Outre des facteurs tels que l’efficacité de la production ou la réutilisation des matériaux, notre approche de la circularité inclut les évaluations du cycle de vie total de nos matériaux et leur amélioration constante. Nous n’examinons pas seulement l’empreinte carbone, mais aussi d’autres facteurs importants tels que la consommation d’eau et l’utilisation des sols. Grâce à l’utilisation de sources d’énergie renouvelables et de matières premières renouvelables ou recyclées pour la production, nous améliorons considérablement l’écobilan global de nos matériaux. À l’avenir, nous travaillons sur les possibilités de fin de vie de nos polymères », ajoute-t-il.
Où se dirige l’entreprise ?
Comme première mesure tangible et publiquement annoncée pour joindre l’acte à la parole dans l’industrie de la FA, Evonik a introduit un nouveau grade de poudres PA12 avec des émissions de CO2 significativement réduites. Nous avons rencontré l’entreprise au salon Formnext 2022 pour en savoir plus sur les pierres angulaires de son approche de la fabrication durable (empreinte carbone, économie de ressources fossiles, taux de réutilisation et recyclage). Alors que d’autres communiqués ont marqué cette année, nous avons souhaité découvrir les progrès spécifiques réalisés dans le cadre de leur démarche de durabilité. La réponse de Störkle n’a pas déçu :
« Depuis l’introduction de nos matériaux PA12 à empreinte carbone réduite pour les technologies d’impression 3D par fusion sur lit de poudre l’année dernière, nous avons développé un grade eCO pour nos poudres de nylon qui est aligné sur l’approche équilibrée de la masse d’Evonik. Lors du salon Formnext de cette année, nous lancerons un nouveau grade de PA12 qui présente les avantages circulaires les plus élevés disponibles aujourd’hui sur le marché de la fabrication additive.
Ce produit, appelé INFINAM® eCO, sera le premier matériau en poudre PA12 pour l’impression 3D au monde à remplacer 100 % des matières premières fossiles par des matières premières bio-circulaires issues d’huiles de cuisson usagées dans le cadre d’un processus d’équilibrage de la masse. En utilisant 100 % d’énergie renouvelable pour la production, la nouvelle poudre PA12 prête à l’emploi présente une réduction de l’empreinte carbone de 74 % – par rapport à notre grade INFINAM® Terra à base d’huile de ricin. En outre, INFINAM® eCO offrira le meilleur taux de réutilisation du marché afin d’éliminer encore davantage les déchets de production. Il peut être réutilisé sur plusieurs cycles en ne remplaçant que la poudre nécessaire à la formation de la pièce créée lors du travail précédent. »
Vous vous demandez peut-être quelle sera la prochaine étape ?
Le besoin croissant d’une fabrication respectueuse de l’environnement a mis en évidence la nécessité d’évaluations telles que les analyses de cycle de vie (ACV) qui démontrent l’impact environnemental d’une technologie. Evonik en est conscient et croit fermement qu’une véritable circularité mène à une entreprise prospère.
« En tant que pionnier des matériaux d’impression 3D à base de polymères, nous suivrons notre formule pour nos poudres PA12 afin de promouvoir l’économie circulaire des plastiques dans la fabrication additive en améliorant l’efficacité de nos processus de production et l’amélioration globale des éco-bilans de nos matériaux », commente Störkle.
L’entreprise explore actuellement de nouvelles possibilités de fin de vie pour ses poudres de polyamide 12, et nous espérons partager leurs progrès dans la prochaine édition de 3D ADEPT Mag, qui se concentre sur le développement durable.
« Nous sommes toujours à la recherche d’entreprises avec lesquelles collaborer dans le domaine de la fabrication additive afin d’établir des programmes de collecte de matériaux et de promouvoir la réutilisation des polymères », conclut Störkle.
Ce contenu a été produit en collaboration avec Evonik.