Clariant examine le rôle de la couleur dans une économie circulaire

Comme c'est le cas avec d'autres fournisseurs de matériaux et d'additifs dont je parle dans un article de présentation de K 2019 dans notre prochain numéro de septembre, Clariant partage son point de vue sur certains des problèmes auxquels l'industrie des plastiques est confrontée alors qu'elle adopte l'« économie circulaire ».

Philippe Lazerme, l'un des meilleurs experts en pigments de Clariant et responsable du segment marketing plastiques de la business unit pigment, résume la compatibilité de la couleur avec l'économie circulaire des plastiques. Il considère les défis de la conception pour le recyclage et les problèmes spécifiques du choix des colorants pour les technologies de recyclage mécanique, chimique et organique. En mettant l'accent sur l'emballage, il aborde certains des derniers produits et collaborations de Clariant qui font avancer le changement.

En ce qui concerne les emballages, la société est fermement convaincue que l'accent nécessaire sur les plastiques recyclables, la réutilisation des résines et la biodégradation ne devrait pas signifier adieu aux couleurs vives et aux designs accrocheurs que les consommateurs attendent. Voici donc les principaux points de Lazerme sur la façon dont l'industrie peut rendre la couleur compatible avec « l'économie circulaire ».

▪ L'objectif principal de « l'économie circulaire pour les plastiques » est que les plastiques ne doivent jamais être trouvés comme déchets dans l'environnement. Il existe différentes manières d'y parvenir, de la conception appropriée de l'article en plastique à la collecte et au tri efficaces des différents polymères jusqu'au recyclage et à la réintroduction dans le cycle de vie. De plus, l'utilisation de polymères biodégradables offre d'autres possibilités.

▪ Les principales entreprises de biens de consommation et les producteurs d'emballages en plastique représentant plus de 20% du marché mondial de l'emballage se sont engagés à rendre 100% de leurs emballages en plastique réutilisables, recyclables ou compostables d'ici 2025. Nul doute que la couleur continuera à jouer un rôle clé dans le monde de l'emballage. Mais la sélection des bons colorants sera cruciale.

Passons en revue les différentes parties du cycle et montrons comment un producteur de colorants solubles dans les pigments et les polymères peut aider les parties prenantes à combiner le besoin de couleur et le besoin tout aussi important de durabilité :

▪ Conception pour le recyclage . Tout commence avec le concepteur de l'emballage. La tâche consiste à créer des emballages attrayants, qui améliorent l'image de marque, permettent de se différencier et qui peuvent être correctement recyclés et réutilisés comme résine pour de nouveaux produits en plastique.

Selon la technologie de recyclage (mécanique, chimique), le choix du colorant sera différent. Le concepteur a besoin de savoir à quelles étapes de traitement l'article sera confronté, non seulement pour sa production mais aussi pour son temps après utilisation. Cela influencera le choix des pigments. Il y aura également des changements de polymères et des changements dans la composition de l'emballage.

Étant donné que les propriétaires de marques se sont engagés à incorporer des quantités importantes de matières recyclées dans leurs nouveaux articles d'emballage, il sera encore plus difficile d'obtenir des couleurs brillantes et attrayantes.

Clariant Pigments travaille sur des solutions à ces défis, telles qu'une correspondance des couleurs plus rapide et plus facile avec des résines recyclées ou la mise en place d'une gamme de pigments pouvant résister à diverses boucles de recyclage sans se décomposer et rester sûre pour les applications futures et pour l'environnement de travail.

La réutilisation est un autre aspect de la durabilité. Dans ce cas, le choix du colorant nécessite également une attention particulière car il doit rester attrayant et sûr. La couleur ne doit pas s'estomper pour que le produit conserve son aspect même après de nombreuses réutilisations. Une résistance élevée à la lumière et aux intempéries sont des critères clés.

L'aspect sécurité est encore plus important, surtout quand on parle de bouteilles pour boissons. Les pigments ne doivent pas migrer dans la boisson après que la bouteille ait été lavée plusieurs fois avec de l'eau chaude contenant des détergents puissants, par exemple.

Le portefeuille de pigments de Clariant offre une large gamme de solutions.

▪ Recyclage  : Il y a trois méthodes principales sont le recyclage mécanique; recyclage à base de solvants; et le recyclage chimique (dépolymérisation, pyrolyse, gazéification).

Quel que soit le processus, un bon recyclage commence par une collecte et un tri appropriés des déchets plastiques. Dans un centre de tri optimal, le plastique est automatiquement trié à travers différentes étapes en fonction des types de polymères et de la couleur à l'aide de la technologie Near Infra-Red (NIR). Il peut séparer les plastiques selon leur type, par ex. Flux LDPE, HDPE, PP, PET, PS.

Pour fonctionner correctement, cette technologie nécessite qu'une quantité minimale d'énergie soit réfléchie vers le capteur. Cela devient un problème si la pièce en plastique absorbe l'énergie NIR au lieu de la réfléchir. Le problème se pose avec les plastiques colorés avec un pigment de noir de carbone. Le noir de carbone absorbe dans la plage NIR, ce qui signifie que les articles en plastique colorés avec du noir de carbone ne seront pas identifiés pendant le processus de tri et causeront ainsi beaucoup de problèmes lors des étapes de recyclage ultérieures ou finiront en décharge.

Clariant a développé trois colorants qui peuvent se refléter dans le spectre NIR et permettront à l'industrie du plastique de continuer à produire des articles noirs qui peuvent être triés correctement. Ces qualités peuvent être utilisées pour le HDPE, le LDPE, le PP, le PET, le PS, le PA et le PVC.

▪ Recyclage mécanique  : C'est actuellement de loin le processus le plus utilisé :80 % des plastiques collectés pour le recyclage sont recyclés mécaniquement.

Actuellement, le recyclage mécanique fonctionne relativement bien pour les bouteilles en PET, mais pour d'autres polymères ou plastiques mixtes, il se heurte à certaines limites, du moins pour les recyclats de qualité supérieure. Après quelques boucles de recyclage, les propriétés du polymère ont tellement diminué qu'il deviendra très difficile de réutiliser les recyclats.

Il est également nécessaire de mieux comprendre les comportements des colorants après plusieurs boucles de recyclage.

Il est extrêmement important de s'assurer que les pigments et les colorants solubles dans les polymères utilisés pour la coloration des résines collectées ne se décomposent pas ou ne génèrent aucune substance toxique pendant le processus de mélange.

Certaines chimies de pigments sont plus stables que d'autres en termes de stabilité thermique ou de comportement de migration. Cependant, il faudra un travail intensif pour sélectionner une gamme de pigments plus sûre à utiliser pour colorer les articles en plastique destinés à être recyclés. Parce qu'un pigment organique n'est souvent pas une seule molécule; selon le processus de production, d'autres substances pourraient avoir une influence négative sur le profil toxicologique.

C'est là qu'un producteur de pigments possédant une longue expérience et une expertise en matière de sécurité des produits et d'enregistrements peut soutenir l'industrie, les propriétaires de marques, les transformateurs d'emballages et les producteurs de mélanges maîtres. Clariant focalise déjà l'attention dans cette direction.

Un autre défi est la couleur de base du recyclat provenant des recycleurs. Il peut s'agir de n'importe quel type de gris, clair, foncé ou brunâtre. La recoloration de ces polymères recyclés devient un enjeu pour le producteur de masterbatch. Il existe de fortes variations de qualité entre les différents recycleurs.

Pour garantir une correspondance des couleurs plus rapide et constante, Clariant Pigments, en collaboration avec un fournisseur de logiciels, développe un ensemble de calibrage qui permettra des corrections faciles pour le ton de base de la résine. Il s'agira d'une amélioration majeure pour améliorer l'utilisation des produits recyclés post-consommation (PCR).

▪ Recyclage chimique : Cela peut être considéré comme une technologie complémentaire, qui élargira l'offre de résines recyclées dans une qualité pouvant répondre aux exigences de l'industrie de l'emballage. Il existe différents types de recyclage chimique, mais ils sont tous actuellement à un stade émergent.

Un procédé à base de solvant est un mélange de recyclage chimique et physique. Il s'agit d'un solvant qui va spécifiquement dissoudre un certain type de polymère. La pratique montre que certains résidus restent dans le polymère, et même les couleurs n'ont pas été complètement extraites. Le recyclat semble grisâtre. Des travaux de recherche supplémentaires sont nécessaires. En particulier, un aspect qui devrait être étudié est de découvrir quel type de pigment chimique sera le mieux éliminé du polymère. C'est un projet à long terme.

Un autre type de recyclage chimique est la « dépolymérisation » qui rompt les liaisons moléculaires en monomères initiaux. Il existe différentes technologies pour y parvenir :utilisation d'enzymes ou de catalyseurs.

La pyrolyse ou la gazéification sont d'autres méthodes pour décomposer un polymère et générer des carburants qui peuvent ensuite être utilisés pour produire de nouveaux plastiques.

Pour l'industrie des colorants et des mélanges maîtres ou du compoundage, le recyclage chimique serait le moyen idéal car la résine recyclée ressemblera beaucoup à un polymère vierge et pourra donc être colorée comme une résine vierge.

▪ Biodégradabilité Bien qu'ils soient encore un petit marché, les polymères biodégradables bénéficient d'une attention croissante de la part des propriétaires de marques et des entreprises d'emballage.

Tous les pigments ne peuvent pas être utilisés pour colorer les polymères biodégradables, car ils doivent respecter des normes très strictes en matière d'impuretés.

Clariant Pigments a mis en place une gamme de 26 pigments organiques de sa gamme de produits Graphtol et PV Fast répondant aux exigences de la norme européenne EN 13432. Ils couvrent l'ensemble du spectre de couleurs et apportent ainsi un soutien précieux aux producteurs de mélanges-maîtres et aux concepteurs pour étendre les horizons de couleurs pour plastiques biodégradables.

▪ Des pas dans la bonne direction Des développements comme ceux-ci dans le domaine des colorants contribuent à faire avancer une boucle fermée pour les emballages en plastique. Alors que l'accent nécessaire sur la réutilisation et le recyclage prend de l'ampleur, la couleur ne constituera pas un défi pour les technologies, la récupération efficace et viable des déchets plastiques et la création de PCR de haute qualité, mais travaillera plutôt en harmonie vers l'objectif de parvenir à une économie circulaire pour les plastiques.