Colloque RICQ-CDCQ 2019 - Valorisation des bateaux échoués en fibres de verre 6 novembre 2019
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Colloque RICQ-CDCQ 2019
Valorisation 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 projet
Le projet IMAR/CDCQ a pour objectifs d’étudier
1. 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 le
recyclage des navires en matériaux composites afin de
trouver des débouchés commerciaux pour les bateaux à
la fin de leur cycle de vie.
Étapes du projet Recyclage 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 pyrolyse 2) Temps de pyrolyse 3) Effet de l’agitation 4) Quantité de dépôts carbonisés 5) Taille de la matière première 6) Effet du débit d’air 7) Effet de pression 8) Effet de la vitesse de chauffe
Optimisation des conditions d’opération
1) Température de pyrolyse.
Température de commande : 600°C Température de commande : 550°C
Tmax (°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’opération
2) Temps de pyrolyse.
Temps de pyrolyse : 4 heures Temps de pyrolyse : 2.1 heures
Temps (h) 4,0 2,1
4 heures 2,1 heures % 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’opération
3) Effet de l’agitation. Sans Agitation avant Agitation après
agitation injection d’air injection d’air
% Solide 57,8 67,3 35,2
% Liquide 11,4 5,1 27,3
% Gaz 30,8 27,6 37,5
Sans agitation
Agitation avant injection d’air Agitation après injection d’airOptimisation des conditions d’opération
4) Quantité de dépôts carbonisés sur les fibres.
Sans injection d’air Avec injection d’airOptimisation des conditions d’opération
5) Taille de la matière première.
Matière non
Matière Bateau
broyée et
broyée Sunray
contaminée
% Solide 50-53 35-67 30-34
% Liquide 16-38 2-17 22-51
% Gaz 10-32 19-63 15-44
Matières broyées Matière non broyée – Matière non broyée –
capot d’autobus bateau Sunray
(environ 15 cm x 5 cm) (environ 6 x 6 cm)Optimisation des conditions d’opération
6) Effet du débit d’air.
Débit : 5 L/min Débit : 10 L/min
Conditions
Alimentation 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 66,24
Ratio gaz/liquide 0,65 0,32
Encore à explorer!Optimisation des conditions d’opération
7) Effet de la pression (pression dans le réacteur).
6,9 kPa 28,3 kPa 45,5 kPa 65,5 kPa 102,0 kPa
Conditions
Lorsque le vide augmente, il y Alimentation Sunray / All parts
Pression de
a augmentation des produits pyrolyse (kPa)
6,9 28,3 41,4 65,5 102,0
liquides et diminution des Débit d'air (L/min) 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
produits gazeux. 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
68,08 68,00 69,26 68,88 67,6
organique
Ratio gaz/liquide 0,65 0,44 1,48 1,92 0,53Optimisation des conditions d’opération
8) Effet de la vitesse de chauffe.
DSC du composite polyester/fibre de verre sur échantillon de bateau. DSC du polyuréthane présent sur échantillon de bateau
Pyrolyse à A:3 °C.min-1, B:5 °C.min-1, C:10 °C.min-1 Pyrolyse à 10 °C.min-1
A
B
C
Échantillon : Bateau Sunray Échantillon : Mousse polyuréthane
Énergie dégagée : 120-140 J/g Énergie dégagée : 250 J/g
Température de dégradation : 300 à 500 °C Température de dégradation : 200 à 500 °C
Durée de dégradation : 20 à 30 minutes (10 °C.min-1) Durée de dégradation : 30 minutes (10 °C.min-1)Matières récupérées
Renforts
18Matières récupérées
Huiles
Méthode d’analyse: GC-MS
Colonne: DBWAX Détecteur: MS m/z=45-350 T: 40°C (5min)-240°C(10min) / 2°Cmin-1
Tinjection: 250°C Ligne de transfert: 300°C
T: 40°C (5min)-240°C(10min) / 2°Cmin-1Matières récupérées
Composition de la phase condensable (phase organique)
Pyrolyse: T = 550°C_ tisotherme = 1.5h_Preacteur = 6.9 kPaConclusion Tâches 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 Canada IMAR Rachid Bendaoud Nohair, Ph.D., Chimiste Joël Ducharme, stagiaire ETS Renaud Marcotte, stagiaire UdeS Emely Tam, stagiaire Polytechnique
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