Valorisation des déchets pneumatiques en traitement des eaux, cas des eaux usées de peinture
GENERALITES SUR LE PNEU
Historique
L`ancêtre du pneu (le caoutchouc) n` a été connu qu`en 1736 où il n`était encore que l’objet de quelques domaines (gomme à effacer, tissu imperméable,…). Ce n`est qu`en 1845 que le premier bandage pneumatique pratique utilisant l`air comprimé fût inventé par l’Écossais R. W. Thomson. Cette invention connait une grande évolution dans les années 70 grâce à l`utilisation d`une carcasse en acier ce qui lui confère une durée de vie plus longue d’environ 4 ans. Cette version améliorée du pneu constitue un avantage environnemental si on ne considère que la diminution de la demande en matière première. Ce bandage fût redécouvert en 1888 par l’ingénieur écossais John Dunlop, qui l’appliqua aux bicyclettes. En 1891, les frères Michelin déposèrent le brevet du premier pneu démontable, dont ils équipèrent une automobile en 1895. Photo 1 : Empilement de pneus usagés Source : GIE France recyclage pneumatique, 2006
Définition
Par définition pratique, un pneu est une enveloppe souple et résistante en caoutchouc, contenant de l’air et adaptée à la jante des roues. Un pneu (apocope de pneumatique) est un solide souple de forme torique formé de gomme et autres matériaux. Il est conçu pour être monté sur une roue ou une jante et gonflé avec un gaz sous pression, habituellement de l’air ou de l’azote. Il assure le contact de la roue avec le sol, procurant une certaine adhérence, un amortissement des chocs et des vibrations facilitant ainsi le déplacement des véhicules terrestres. Plus exactement, un pneu est un assemblage complexe d’éléments différents réalisés eux-mêmes à partir de matières premières diverses qui nécessite à tous les stades de sa fabrication de nombreux contrôles que ce soit au niveau de la fabrication des mélanges, de la confection, de la vulcanisation ou de la finition. Son élément de base est le caoutchouc, naturel ou synthétique, qui, vulcanisé devient élastique, c’est-à-dire qu’il peut se déformer (sous une contrainte) et retrouver quand même sa forme initiale.
Type
Selon l’air comprimé des pneus, il peut être contenu dans une chambre à air ou non. Pour les pneus sans chambre, l’air est retenu par une couche de caoutchouc appliquée sur la surface intérieure du pneu, et par un joint étanche le long de la zone de contact du pneu avec la jante. Les pneus peuvent aussi être classés selon les véhicules auxquelles ils sont attribués. Un pneu moderne VL (voiture légère) doit pouvoir supporter environ 28 millions de cycles sans perdre ses propriétés .Celui d`un poids lourd (PL) après deux ou trois fois de rechapage peut présenter quelque signe d`usure telles que des fissures ou craquelures. Ainsi, le tableau suivant (tableau 1) nous montre les caractéristiques générales qui distinguent un pneu PL de celui d`un pneu VL. Tableau 1: Caractéristiques de pneus PL et VL Caractéristiques VL PL Poids moyen (kg) 7,5 à 8,5 50 Diamètre intérieur (m) 0,30 0,55 à 0,66 Diamètre extérieur (m) 0,60 1,10 à 1,20 Nombre de pneus /m3 20 3 Source : Rafalimamonjisoa J., 2008 A l’usage, un pneu VL perd environ 1 kg de gomme et un pneu PL en perd 4 kg. Remarque : Il est nécessaire de bien distinguer ce que sont les Pneus Usagés Réutilisable (PUR) et les Pneus Usagés Non- Recyclable (PUNR). Quand un pneu vient d`effectuer un cycle de vie, il peut encore être rechapé et être réutilisé, on le qualifie donc de PUR. Quant aux PUNR, ce sont des pneus qui, après avoir effectués plusieurs cycles de vie, présentent des traces de vieillissement et ne peuvent plus convenir à leur fonction. On les qualifie alors de déchet.
Composition
Comme le pneu est un assemblage de plusieurs éléments, sa composition reste très variée selon la nature et la quantité des produits utilisés lors de sa conception. Toutefois, on peut déterminer les constituants majeurs d`un pneu comme suit : Tableau 2: Constituants majeurs d’un pneu Elément Quantité en % Elastomère 43 Caoutchouc naturel 5 Noir de carbone 25 Métal 15 Textile 4 Autres 8 Source : Michelin Dunlop, 2, 1995 Pour le cas du suivant tableau, (tableau 3), il nous renseigne sur la quantité des composants microstructuraux d’un pneu. De façon plus concrète, l’élément de base est le caoutchouc, naturel ou synthétique, qui, vulcanisé devient élastique. Comme le caoutchouc possède un grand pouvoir abrasif, il doit être utilisé en mélange pour être efficient. La seconde catégorie d’éléments entrant dans la composition du pneu est ce que l’on appelle les charges renforçantes destinées à augmenter la résistance à l’usure et aux déchirements. Ces charges renforçantes sont principalement constituées par la suie et le noir de carbone qui donne sa couleur au pneumatique. Le mélange de ces deux produits de base étant difficile, il convient d’ajouter une troisième composante : les plastifiants qui sont des huiles minérales ayant comme autre qualité d’influencer directement les qualités d’adhérence du produit fini. Le mélange de ces différents ingrédients permet d’obtenir une pâte plastique comparable au chewing-gum et c’est la vulcanisation qui permet d’obtenir l’élasticité en fin de chaîne. On recourt donc à l’adjonction d’un quatrième produit, le soufre, qui relie toutes les molécules entre elles. Pour être complet, il convient de mentionner un cinquième élément : les agents de protection (anti-oxygène, anti-chaleur) constitués en général par des cires. C’est en agissant sur les proportions des mélanges que l’on obtient les différentes qualités de gomme : les gommes dures par exemple seront plus riches en noir de carbone alors que la qualité la plus tendre (et dont la longévité sera la plus réduite) sera obtenue en réduisant la quantité de noir, en augmentant la quantité d’huile et en intervenant au niveau de la vulcanisation. Comme le travail ici présent concerne la valorisation des déchets pneumatiques, il est nécessaire de voir de près ces différents composants.
Caoutchouc
Elastomère-caoutchouc : élastomère qui est déjà ou peut être amené à un état tel qu`il soit essentiellement insoluble, bien que susceptible de gonfler dans un solvant porté à ébullition, tel que le benzène, methylethylcetone et azéotrope éthanol-toluène En son état modifié, un élastomère caoutchouc ne contenant pas de diluants revient en une minute, à moins de 1,5 fois sa longueur initiale, après avoir été retiré, à la température normale (18 à 29°C) et, maintenu au double de sa longueur initiale durant une minute avant d`être relâché. Le caoutchouc est un matériau qui peut être obtenu soit par la transformation du latex naturellement sécrété par certains végétaux (par exemple, l’hévéa), soit de façon synthétique en raffinant le pétrole. Il fait partie de la famille des élastomères. De nos jours, le terme d`élastomère est un synonyme usuel de caoutchouc, il se définit tel un polymère ayant des propriétés élastiques après réticulations. Un élastomère est constitué de longues chaînes moléculaires rassemblées, au repos, en « pelotes ». Ces chaînes sont typiquement reliées entre elles par des enchevêtrements, des nœuds de réticulation ou des liaisons polaires avec des charges minérales ; elles forment un réseau. Généralement, les élastomères d’usage sont de natures insaturées et apolaires comme le copolymère styrène-butadiène (SBR) utilisé en pneumatique car il possède une grande résistance à l’abrasion (grâce à la partie styrénique), au vieillissement et à l’ozone (il contient moins de double liaison carbone-carbone que le caoutchouc naturel).
REMERCIEMENTS |
