Ces dernières années, il y a eu un accent accru sur l’économie circulaire et une demande accrue de produits fabriqués à partir de matériaux recyclables, mais de nombreux matériaux ne peuvent être recyclés que tant de fois avant de commencer à s’user.

C’est le cas des composites polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC), des matériaux non biodégradables qui, jusqu’à présent, n’avaient pas de méthode de recyclage viable.

Les composites CRFP sont présents dans des produits tels que les éoliennes, les pièces d’avion, les véhicules tels que les voitures et les navires, et les technologies quotidiennes telles que les ordinateurs portables et les téléphones mobiles.

Ils sont généralement éliminés dans des décharges ou par incinération, ce qui représente des menaces importantes à la fois pour l’environnement et la santé publique.

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La grande majorité des méthodes de recyclage existantes entraîne également une réduction importante des propriétés mécaniques et physiques du matériau récupéré, affaiblissant sa fonctionnalité de base.

Des chercheurs de la School of Civil Engineering de l’Université de Sydney ont développé une méthode optimisée pour recycler les composites CFRP tout en conservant 90% de leur résistance initiale.

«À l’échelle mondiale et en Australie, il y a eu une marche vers de meilleurs processus de recyclage, mais on croit souvent qu’un matériau peut être recyclé un nombre infini de fois – ce n’est tout simplement pas le cas. La plupart des processus de recyclage diminuent les propriétés mécaniques ou physiques des matériaux », a déclaré le chercheur principal de l’étude, le Dr Ali Hadigheh.

«Jusqu’à présent, il était impossible de recycler en continu des produits en fibres de carbone. Étant donné que la plupart du recyclage implique le déchiquetage, la coupe ou le broyage, les fibres sont usées, ce qui diminue la viabilité d’un futur produit », a déclaré le Dr Hadigheh.

«Cela représente un énorme défi et une menace pour notre environnement, car cela a conduit à la production de fibre de carbone vierge qui contribue de manière significative aux émissions de gaz à effet de serre.

«Pour lutter contre ce problème et soutenir une véritable économie circulaire, nous avons développé une méthode efficace et rentable de recyclage de la fibre de carbone, présente dans les tablettes jusqu’aux BMW.

«Pour ce faire, nous avons utilisé un processus optimisé en deux phases. La première étape est appelée «pyrolyse», qui décompose un matériau à l’aide de la chaleur, mais carbonise considérablement les matériaux ce qui l’empêche de développer une bonne liaison avec une matrice de résine. Le deuxième processus, l’oxydation, utilise des températures élevées pour éliminer ce charbon.

«La pyrolyse et l’oxydation ne suffisent pas à elles seules à préserver les fibres de carbone et ces procédés existent depuis un certain temps déjà. Pour assurer une récupération de haute qualité et une efficacité économique, la décomposition thermique des CFRP doit être guidée en analysant l’énergie nécessaire pour initier une réaction chimique dans le composite et séparer les fibres de carbone de la matrice de résine environnante.

«Ce qui fait le succès de notre méthode, c’est que nous avons ajouté des paramètres spécifiques – tels que la température, la vitesse de chauffage, l’atmosphère ou le temps passé à être oxydé et chauffé – qui préservent la fonctionnalité de la fibre de carbone.»

«Nous nous sommes lancés dans le projet dans le but de produire des matériaux structurels de haute qualité et à faible coût fabriqués à partir de composites de fibres de carbone recyclées, pour une utilisation dans les industries de l’aérospatiale et de l’automobile aux articles de sport, aux énergies renouvelables et à la construction.

En 2010, la production mondiale de polymères renforcés de fibres (PRF) était d’environ six millions de tonnes avec une croissance prévue de 300% au cours de la prochaine décennie. Avec cette projection, la consommation de PRF dépassera 18 millions de tonnes d’ici 2025, avec une valeur de produit final de 80 milliards de dollars australiens.

«Le rapport national australien sur les déchets 2016 conclut que l’utilisation de matériaux composites crée de futurs défis pour le recyclage. En clair, si nous ne développons pas de méthodes efficaces et rentables pour recycler les composites en fibre de carbone, nous risquons d’endommager considérablement l’environnement », a déclaré le Dr Hadigheh.

Les États-Unis, le Japon et la Chine sont les leaders mondiaux de la fabrication de fibres de carbone. Les chercheurs espèrent augmenter la capacité de l’industrie australienne et travailler avec les fabricants d’éoliennes et d’avions commerciaux, ainsi que les producteurs d’articles de sport et les industries de la construction, de l’automobile et de la construction navale.