Colloque RICQ-CDCQ 2019Valorisation des bateaux échoués en fibres de verre

6 novembre 2019

Daniel Poirier ing., chercheur/chargé de projets

Contenu de la présentation• Objectifs du projet• Étapes du projet• Les méthodes de recyclage• Revalorisation des pièces en composites• Optimisation des conditions d’opération• Matières récupérées• Conclusion

Objectifs du projetLe projet IMAR/CDCQ a pour objectifs d’étudier1. le recyclage des navires en matériaux composites

(fibres de verre et résines thermodurcissables).2. les performances des matériaux recyclables dans la

conception de navires.

Dans la phase 1, l’étude a pour but d’analyser lerecyclage des navires en matériaux composites afin detrouver des débouchés commerciaux pour les bateaux àla fin de leur cycle de vie.

Étapes du projetRecyclage de bateaux abandonnés :• Déconstruction d'un navire (IMAR)• Revalorisation des composantes mécaniques (IMAR)• Revalorisation des pièces en matériaux composites (CDCQ)• Évaluation des débouchés commerciaux (IMAR et CDCQ)

Bateau de plaisance à l’étude : Sunray 28 pieds avec cabine et moteur interne

Les méthodes de recyclage Procédés de recyclage des composites

Revalorisation des pièces en composites Hiérarchie d’étapes dans la gestion des déchets

Échelle de Lansink

Matériaux composites en fin de vie

Matériaux composites en fin de vie

Revalorisation des pièces en composites Identification des constructions et échantillonnage.

Source: IMAR

Revalorisation des pièces en composites Pyrolyse sous-vide pour obtenir des fibres recyclées et de l’huile de pyrolyse.

Revalorisation des pièces en composites Optimisation des conditions d’opération.

1) Température de pyrolyse2) Temps de pyrolyse3) Effet de l’agitation4) Quantité de dépôts carbonisés5) Taille de la matière première6) Effet du débit d’air7) Effet de pression8) Effet de la vitesse de chauffe

Optimisation des conditions d’opération1) Température de pyrolyse.

Température de commande : 600°C Température de commande : 550°CTmax (°C) 600 550

% Solide 51,7 51,1

% Liquide 22,9 19,5

% Gaz 27,3 29,4

Note:Ces essais ont été réalisés avec des matières recyclées broyées ne provenant pas des échantillons du bateau.

Optimisation des conditions d’opération2) Temps de pyrolyse.

Temps de pyrolyse : 4 heures Temps de pyrolyse : 2.1 heures

4 heures 2,1 heures

Temps (h) 4,0 2,1

% Solide 50,1 51,7

% Liquide 38,9 21,0

% Gaz 11,0 27,3

Note:Ces essais ont été réalisés avec des matières recyclées broyées ne provenant pas des échantillons du bateau.

Optimisation des conditions d’opération3) Effet de l’agitation.

Sans agitation

Agitation avant injection d’air Agitation après injection d’air

Sansagitation

Agitation avant injection d’air

Agitation après injection d’air

% Solide 57,8 67,3 35,2

% Liquide 11,4 5,1 27,3

% Gaz 30,8 27,6 37,5

Optimisation des conditions d’opération4) Quantité de dépôts carbonisés sur les fibres.

Sans injection d’air Avec injection d’air

Optimisation des conditions d’opération5) Taille de la matière première.

Matières broyées Matière non broyée –capot d’autobus

(environ 15 cm x 5 cm)

Matière non broyée –bateau Sunray

(environ 6 x 6 cm)

Matièrebroyée

Matière nonbroyée et

contaminée

BateauSunray

% Solide 50-53 35-67 30-34

% Liquide 16-38 2-17 22-51

% Gaz 10-32 19-63 15-44

Optimisation des conditions d’opération6) Effet du débit d’air.

Débit : 5 L/min Débit : 10 L/minConditionsAlimentation Sunray / All parts

Pression de pyrolyse (kPa) 6,9 6,9

Débit d'air (L/min) 5,0 10,0

Rendement de pyrolyse% Solide 31,9 33,8% Liquide 41,2 50,3% Gaz 26,9 16,0

100,0 100,0

% Matière organique 68,08 66,24Ratio gaz/liquide 0,65 0,32

Encore à explorer!

Optimisation des conditions d’opération7) Effet de la pression (pression dans le réacteur).

6,9 kPa 45,5 kPa 65,5 kPa 102,0 kPa28,3 kPa

ConditionsAlimentation Sunray / All partsPression de pyrolyse (kPa) 6,9 28,3 41,4 65,5 102,0

Débit d'air (L/min) 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0

Rendement de pyrolyse% Solide 31,9 32,0 30,7 33,1 32,4% Liquide 41,2 47,3 28,0 22,9 44,1% Gaz 26,9 20,7 41,3 44,0 23,5

100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

% Matière organique 68,08 68,00 69,26 68,88 67,6

Ratio gaz/liquide 0,65 0,44 1,48 1,92 0,53

Lorsque le vide augmente, il ya augmentation des produitsliquides et diminution desproduits gazeux.

A

B

C

Optimisation des conditions d’opération8) Effet de la vitesse de chauffe.

DSC du composite polyester/fibre de verre sur échantillon de bateau.Pyrolyse à A:3 °C.min-1, B:5 °C.min-1, C:10 °C.min-1

DSC du polyuréthane présent sur échantillon de bateauPyrolyse à 10 °C.min-1

Échantillon : Bateau SunrayÉnergie dégagée : 120-140 J/gTempérature de dégradation : 300 à 500 °CDurée de dégradation : 20 à 30 minutes (10 °C.min-1)

Échantillon : Mousse polyuréthaneÉnergie dégagée : 250 J/gTempérature de dégradation : 200 à 500 °CDurée de dégradation : 30 minutes (10 °C.min-1)

Matières récupéréesRenforts

18

Matières récupérées

Méthode d’analyse: GC-MSColonne: DBWAX Détecteur: MS m/z=45-350 T: 40°C (5min)-240°C(10min) / 2°Cmin-1

Tinjection: 250°C Ligne de transfert: 300°CT: 40°C (5min)-240°C(10min) / 2°Cmin-1

Huiles

Matières récupéréesComposition de la phase condensable (phase organique)Pyrolyse: T = 550°C_ tisotherme = 1.5h_Preacteur = 6.9 kPa

ConclusionTâches complétées• La déconstruction d’un navire a été réalisé par IMAR.• La quantité de composites à recycler a été quantifiée.• La composition de la coque a été déterminée.• Les paramètres d’opération de la pyrolyse sous vide ont été définis.• Les matériaux obtenus après traitement ont été évalués.

Tâches à faire• Évaluer les débouchés des matières obtenues après pyrolyse.• Quantifier la valeur de revalorisation de ces matières.

Merci de votre attention !

Remerciement: Transport CanadaIMARRachid Bendaoud Nohair, Ph.D., ChimisteJoël Ducharme, stagiaire ETSRenaud Marcotte, stagiaire UdeSEmely Tam, stagiaire Polytechnique