BE1027631B1 - Procede de recyclage de textiles contenant de l'acide polylactique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de recyclage chimique de tous type de textiles contenant de l'Acide Poly Lactique (PLA) et en particulier de vêtements. Après le cycle de vie du vêtement, celui-ci est collecté et recyclé. Le procédé de recyclage consiste à broyer, décontaminer et hydrolyser le textile pour revenir au monomère initial qu'est l'acide lactique. Celui-ci pourra ensuite être réutilisé et reconverti en un polymère PLA vierge, afin d'en refaire de la fibre textile.

Description

PROCEDE DE RECYCLAGE DE TEXTILES CONTENANT DE L’ACIDE POLYLACTIQUE BE2020/0012

DESCRIPTION DOMAINE D’INVENTION La présente invention concerne un procédé de recyclage de tous type de textiles contenant du PLA (Acide Poly Lactique), et en particulier de vêtements; le procédé consiste à broyer, décontaminer et hydrolyser ces textiles pour en revenir au monomère initial qu'est l'acide lactique lequel pourra ensuite être réutilisé et reconverti en un polymère PLA vierge.

ETAT DE L’ART L’usage des vêtements a évolué au fil du temps. D’un élément de protection essentiel à la survie de l’homme il est devenu un ustensile de plus en plus destiné à mettre en valeur la personne qui le porte. Même si sa fonction de protection reste bien son rôle premier, la fonction d’embellissement ou d’identification de l’individu a pris le dessus et est aujourd’hui le premier critère de choix pour la plupart d’entre nous. À cela s’ajoute dans notre société de consommation un phénomène de mode qui nous pousse régulièrement à changer de vêtements afin de disposer des produits en ligne avec la dernière tendance et de nous sentir comme faisant partie du groupe. Les grandes marques de vêtements ont donc créé des collections annuelles de produits qu’ils proposent à leur clientèle selon 2 saisons : l’hiver et l’été. De plus en plus, certaines marques proposent même des collections intermédiaires — amenant à un renouvellement constant des produits en magasin afin de maintenir en permanence la nouveauté dans leurs boutiques. L’industrie de l’habillement a donc développé un modèle où la durée d’utilisation des produits est de plus en plus réduite et ne dépasse rarement plus de 1 à 2 ans alors que la durée de vie de ces produits est bien supérieure. Il s’en suit un gaspillage important d’autant qu’il n’existe que très peu de système de recyclage de ces vêtements.

Le cycle de vie d’un vêtement aujourd’hui peut se résumer comme suit. Il est acheté dans une boutique, dans un grand magasin, sur le web. Il est porté souvent de manière peu intensive durant quelques saisons. Après un usage finalement assez court le propriétaire souhaite passer à quelque chose de neuf et à la mode. L'ancien vêtement essayera alors de trouver une nouvelle vie dans un magasin de seconde main ou finira dans une collecte pour être donné à des personnes ayant peu de moyen. Dans cette seconde ou troisième vie le produit sera utilisé sur une période plus longue jusqu’ à ce que le produit ne remplisse plus sa fonction première de protection (produit abimé, troué, usé) à ce moment-là il sera jeté. S’il ne connait pas cette seconde vie, il finira directement à la poubelle.

Tous ces vêtements sont produits à partir de fibre de différentes origines. On différencie les fibres naturelles et synthétiques. Les synthétiques représentent environ 75 % de la consommation mondiale — et les naturelles 25 %.

Les principales utilisées dans les secteurs de l’habillement sont : pour les synthétiques : le polyéthylène téréphtalate (Polyester de type PET) et pour les naturelles : le Coton.

Les fibres synthétiques sont produites à partir de pétrole. Il faut compter environ 1.5 Kg de pétrole pour produire 1 Kg de PET. De plus lors du lavage des textiles en PET, il a été démontré que des 40 micro- particules de PET se détachent des vêtements et sont emportées par l’eau de lavage pour finir in fine dans les océans. Il s’agit d’une pollution importante mais non visible des eaux par des microparticules de plastique qui semblent interférer sur la chaine alimentaire des poissons.

Le coton, est produit lui par culture mais présente un gros impact sur l’environnement en raison de la BE2020/0012 très forte consommation d’eau que sa culture nécessite (5263 litres d’eau par Kg de coton), de l’usage intensif de pesticides et herbicides et de la forte consommation de chlore lors de l’étape de blanchissement de la fibre.

Ces 2 produits ne sont donc pas très favorables à l’environnement et de plus ne connaissent pas une gestion de fin de vie très efficace. Dans le cas du coton lorsque le produit est trop usé, cela signifie que les fibres ont été endommagées, il n’est plus possible de les « réparer ». Il faut alors détruire le produit. Il n’existe pas beaucoup de méthode en dehors de l’incinération. Quant au PET, lorsque le produit n’est plus utilisé, il n'est pas aisé de le recycler pour en refaire un produit neuf de qualité, même s’il existe des procédés de recyclage partiel du PET en fibres de qualités inferieures , il faut également l’incinérer et donc in fine rejeter dans l’air le CO2 issu du pétrole utilisé à l’origine de la synthèse du polymère.

Aujourd’hui la société souhaite mettre en place des gestions efficaces des fins de vies des produits de consommation. Par ailleurs un concept d’économie circulaire, favorise la réutilisation de produits en fin de vie pour servir à créer de nouveaux produits sans avoir recours donc à de nouvelles ressources naturelles de la planète.

Il existe dès lors un besoin pour développer dans le domaine textile, un procédé qui permette de réduire la consommation d'eau lors de sa production, de réduire de manière drastique la pollution lors du lavage de ces textiles et de limiter significativement la perte en produit, plus spécifiquement en — monomère de départ, en réalisant le recyclage du textile directement en monomère de départ.

La Demanderesse a maintenant trouvé que l'on pouvait réaliser les objectifs de la présente invention en mettant en œuvre un procédé de recyclage de textiles contenant des fibres de PLA.

En effet, le PLA fait partie d'une nouvelle famille de polymères qui a vu le jour dans les 20 dernières années : les biopolymères. Ce sont des polymères produits à partir de matières renouvelables. Le plus — connu est le PLA (acide poly lactique) produit à partir d’acide lactique. Ce dernier est lui-même obtenu par fermentation de sucre ou d’amidon issu de blé, maïs, tapioca, … L’usage du maïs par exemple comme matière première permet de partir d’une culture beaucoup moins consommatrice d’eau (454 litres d’eau par Kg de maïs contre 5263 litres pour le coton). De plus le PLA est un produit qui se teinte très facilement dans la masse et n’a donc pas recours à des produits chimiques toxiques pour son blanchissement ou sa teinture.

Enfin lors du lavage de la fibre le PLA, il n’y pas de relargage de microparticules non biodégradables. I! n’y a donc aucune pollution collatérale cachée comme dans le cas du PET.

Par ailleurs, le PLA présente l’avantage de pouvoir être reconverti par un procédé simple d’hydrolyse en son monomère de base l’acide lactique comme décrit par exemple dans le brevet US 8,431,683 ce qui en fait un polymère parfaitement adapté au principe de l’économie circulaire.

On sait également que le PLA, comme d'autres polyester ou polyoléfines peut être transformé sous forme de fibres et être utilisé dans les textiles et en particulier dans les vêtements.

Un objectif de l'invention est de développer un procédé de recyclage facile et simple de recyclage de vêtements contenant du PLA, pour en reformer l'acide lactique original.

40 Un autre objet de l'invention est de limiter in fine l'impact environnemental des vêtements que l'on ne désire plus porter.

Un autre objet de l'invention est de former une boucle fermée au départ de l'acide lactique, le BE2020/0012 transformer en PLA, le transformer en fibre textile, récupérer les vêtements, hydrolyser le PLA contenu dans les vêtements afin de reformer l'acide lactique. La Demanderesse a maintenant trouvé que le procédé de la présente invention permet de remédier aux désavantages de l'utilisation des textiles courants et de réaliser les objectifs de l'invention. La réalisation du présent procédé permettra un usage important de ce polymère grâce à un cycle parfaitement défini tel que décrite ci-dessous. PRINCIPE DE L’INVENTION Bien entendu, le cycle complet consiste à partir d’une matière première renouvelable (sucre, mais, blé, — tapioca, etc...) à produire de l’acide lactique qui sera ensuite polymérisé pour donner du PLA. Le PLA peut être mis en œuvre sous forme de fil en suivant un procédé connu de l’homme de l’art, le fil est alors tissé pour donner un tissu qui servira enfin à la confection de vêtements. Les vêtements sont ensuite mis en vente sous une marque définie et présentés dans des boutiques, grandes surfaces, web, … Les clients peuvent les acheter en sachant qu’il s’agit de produits à la mode et réalisés dans une fibre bio-renouvelable, c’est-à-dire d’origines biologiques et pouvant être entièrement recyclés. Lorsque le produit ne plait plus au client il pourra le ramener à son point de vente et l’échanger contre un bon d’achat d’une valeur équivalente à la matière première que le fabriquant récupèrera en recyclant ce produit. Cette démarche permet à la marque de faire revenir son client sur le lieu de vente et donc de le fidéliser tout en remettant la main sur un flux de PLA usé qui pourra être reconverti industriellement en acide lactique prêt à être repolymérisé en un PLA vierge qui sera à nouveau . transformé en vêtements à la mode du jour. Le vêtement devient un vrai produit de consommation, ce qu’il est déjà dans les faits en raison de la mode, mais cette fois de manière renouvelable en mettant ainsi fin à une surconsommation de matière première et d’énergie. - Mais le procédé de l'invention consiste plus particulièrement en la partie recyclage des textiles contenant du PLA. Le procédé de l'invention pour le recyclage de textile contenant du PLA sous forme de fibres consiste à: - récupérer les textiles contenant du PLA - Décontaminer les textiles - broyer les textiles décontaminés - hydrolyser le broyat en acide lactique — - récupérer l'acide lactique - soumettre l'acide lactique de l'étape précédente à une polymérisation pour reformer le PLA

DESCRIPTION DETAILLEE

Un sucre issu de n’importe quel type de biomasse (bois, betterave, canne à sucre, blé, maïs, tapioca, BE2020/0012 …) est fermenté par une bactérie ou une levure pour donner de l’acide lactique. L’acide lactique ainsi obtenu doit être parfaitement purifié pour atteindre une haute qualité qui pourra ensuite servir à produire du PLA.

La qualité requise se caractérise entre autres par 2 paramètres. La pureté optique et la résistance à la chaleur. L’acide lactique existe sous 2 formes isométriques la L (+) et la D (-). La forme L (+) est la plus abondantes dans la nature et c’est celle qui prédomine sur le marché de l’acide lactique et qui sert de matière première pour produire du PLA qu’on peut appeler s’il est à 100 % constitué de L (+) ; Lactique acide du PLLA. La forme D (-) est plus rare dans la nature mais peut aussi être produite par d’autres microorganismes. Un polymère constitué à 100 % de D (-) lactique acide est du PDLA.

Entre ces 2 extrêmes il existe une multitude de grade PLA contenant en général une majorité de L (+) lactique acide et une fraction de D (-) lactique acide variant de 1 à 25 %.

Pour l’application de fibre on préfère l’utilisation d’un grade contenant peu de D (-) afin d’offrir une bonne cristallinité à la fibre et lui conférer ainsi de bonnes propriétés mécaniques.

L’acide lactique de départ doit donc offrir une grande pureté optique de préférence supérieure à 99 % pour permettre de produire un PLA de haute teneur en L (plus de 99 %).

Pour la que la fibre soit aussi bien claire, il faut utiliser un acide lactique très stable thermiquement. On utilisera une qualité offrant une Heat Stability de maximum 50 Hazen. A partir de cet acide lactique, on effectue un procédé de polymérisation tel que décrit par exemple dans le brevet EP 0722 469A 1 ou US 5,247,059 dont on obtient un PLA de qualité « fibre ».

Celui-ci est ensuite filé dans un équipement identique à celui utilisé pour les fibres synthétiques, il en sort une fibre qui peut être utilisée pour fabriquer un tissu qui servira à la confection d’un vêtement. Une fois le vêtement vendu, il subira au cours de sa vie une série d’agression du milieu externe y compris une série de nettoyage.

Au cours du temps ses propriétés mécaniques vont se détériorer et le vêtement perdra de sa tenue et de son lustre. Lorsque son aspect ne plaira plus au client soit en raison de cette détérioration soit en raison d’un effet de mode, il sera virtuellement arrivé en fin de vie.

Il peut alors être ramené au point de vente pour commencer son recyclage. La première étape de son recyclage consiste à enlever les divers contaminants qui restent accrochés à la fibre textile, comme les résidus de plusieurs colorations antérieures; on a également aussi des oligomères ou trimères résiduels qu'il est nécessaire de retirer avant traitement ultérieur. Cette étape de décontamination peut être réalisée par n'importe quel procédé connu comme celui décrit dans le US6844307.

Le produit « dégradé » et décontaminé ainsi récupéré va pouvoir subir une série de traitement mécanique pour le réduire sous forme de poudre.

La poudre ainsi récupérée peut alors rentrer dans un procédé d’hydrolyse tel que décrit dans le brevet US 8,431,683. Le procédé permet de récupérer un acide lactique de suffisamment haute pureté en L (+) et en stabilité thermique (HS) que pour envisager une réutilisation pour resynthétiser du PLLA utilisable dans la production de textile.

40 Dans le cas où sa pureté ne serait pas suffisante en raison d’une trop grande dégradation du produit de départ, l’acide lactique obtenu pourra toujours être réutilisé pour une application moins noble (synthèse de solvant, PLA de faible pureté, …)

EXEMPLES BE2020/0012 Soit un acide lactique de haute pureté L (+) 99 % et HS de 25 Hazen est utilisé pour synthétiser un PLA de PM 160.000 et de pureté L(+) de 99 %. ; Le PLA est ensuite filé sou forme de fil et tricoté pour faire une chaussette. 5 La chaussette est nettoyée 10 fois avec une eau à 35 °C et séchée sous un flux d’air chaud (40 °C) et sec. Elle est ensuite déchiquetée et réduite en poudre au moyen d’un moulin refroidi.

La poudre est alors versée dans une cuve de 5 litres contenant de l’eau à ébullition. Le mélange est agité vigoureusement durant 12h à température constante de 100 °C et sous reflux. Le mélange est ensuite refroidi et filtré. La solution aqueuse ainsi obtenue est concentrée au rotavapor jusqu’ à obtenir une concentration d’acide lactique de 75 % (w/w). La solution est ensuite introduite dans 2 appareils à couche mince monté en série.

Le premier a une température de 120 °C et un vide de 20 mbars permet d’évaporer l’eau restante, quant au second avec une température de 180 °C et un vide de 5 mbars il permet de distiller l’acide lactique et de laisser dans le fond un résidu visqueux contenant la fraction non lactique du PLA de départ. L’acide lactique présente une pureté optique de 99 % et une stabilité thermique inférieure à 25 Hazen.

Il peut donc être directement réutilisé pour synthétiser un PLA offrant les mêmes caractéristiques qu’au départ soit un PM de 160.000 et une pureté optique de 99 % ;

Claims (1)

REVENDICATIONS BE2020/0012

1. Procédé de recyclage de textiles contenant du PLA sous forme de fibres qui comprend les étapes suivantes : récupérer les textiles contenant du PLA, décontaminer les textiles, broyer les textiles décontaminés, hydrolyser le broyat en acide lactique, récupérer l'acide lactique et pour terminer, soumettre l'acide lactique de l'étape précédente à une polymérisation pour reformer le PLA.