Recyclage des métaux : vers des méthodes plus vertes et performantes

Le recyclage des métaux repose aujourd’hui principalement sur la refusion, un procédé qui consiste à fondre ensemble à haute température différents types de déchets (carrosseries, emballages, équipements ménagers, etc.). Si cette méthode permet de traiter un important volume de déchets, elle présente une limite majeure : le mélange des alliages avec des impuretés qui ne peuvent être totalement éliminées. Cela entraîne une dégradation des propriétés des matériaux recyclés, notamment de leur aptitude à la mise en forme et de leurs performances mécaniques en service. 

En conséquence, l’utilisation de ces matériaux reste aujourd’hui cantonnée à des applications non-structurelles, ce qui limite la valeur économique du recyclage, ainsi que son potentiel à réduire l’extraction de ressources primaires, diminuer les émissions de gaz à effet de serre, alors même que la demande en acier et aluminium ne cesse de croître. 

Porté par Bruno Levieil, enseignant-chercheur à l’ENSTA / Institut de Recherche Dupuy de Lôme, le projet THERMOS s’inscrit dans cette dynamique. 

Financé en grande partie par l’Institut Carnot ARTS, il rassemble cinq laboratoires français autour d’un objectif commun : améliorer la qualité des métaux recyclés pour les rendre aptes à des usages structurels, tout en limitant l’impact environnemental des procédés de transformation.

Contrairement à la refusion, les méthodes explorées privilégient la transformation des métaux par voie « solide », mis en œuvre à plus basse température — et donc moins énergivores — tout en limitant l’introduction d’impuretés. Cinq pistes sont actuellement à l’étude afin de produire de nouveaux bruts de fabrication (tôles ou profilés) :

• La fabrication de bruts d’usinages à haute limite d’élasticité à partir de tôles épaisses déformées (laboratoire IRDL) ;
• La production de galets d’aluminium par friction-malaxage à partir de copeaux (laboratoire MSMP) ;
• La création de pièces embouties à partir de tôles minces (laboratoire LEM3) ;
• L’élaboration de produits semi-finis structurels à partir de copeaux d’aluminium (laboratoire LAMPA) ;
• Le forgeage libre de profilés à partir de ferrailles multi-corps (laboratoire LCFC).
   

Nous avons obtenu de nos partenaires des éléments de coques d’anciens sous-marins déconstruits : des plaques courbes et oxydées qui ont été sablées, puis remises à plat. 

Les résultats obtenus montrent qu’il est possible de retrouver des propriétés mécaniques proches de celles du matériau d’origine, et surtout nettement supérieures à celles issues des filières de recyclage conventionnelles. Cette valorisation des tôles épaisses recyclées présente un enjeu notable avec les classes de sous-marins en fin de vie qui seront déconstruits dans les prochaines décennies. 

Naval Group et la DGA suivront l’avancée des travaux tant sur la partie technique de caractérisation des tôles épaisses que sur l’analyse de cycle de vie (ACV) associée au nouveau procédé de recyclage.

Fahan Mohammed Togba a récemment débuté sa thèse sur le campus de Brest de l’ENSTA pour mettre en œuvre une méthodologie de prévision du comportement mécanique après redressage généralisable à de nouvelles configurations de formes, d’épaisseurs et de nuances d’aciers.

Le projet THERMOS s’étendra jusqu’en 2029. Les 5 procédés seront également évalués sur leurs impacts environnementaux. L’ensemble des résultats offrira aux industriels des pistes vers une production plus durable.