Valorisation à l’échelle pilote des déchets plastiques pour la fabrication de matériaux de construction

INTRODUCTION

On constate que le volume des déchets solides produit par la population, ne cesse d’augmenter. Par conséquent les déchets solides envahissent considérablement l’environnement. Par leur nuisance, ils sont à l’origine de plusieurs problèmes que supporte notre environnement, actuellement. La plupart des composants des déchets solides sont biodégradables donc facile à transformer, sauf que pour le cas des matières plastiques qui sont qualifiées de déchets non biodégradables, par le faite que leur durée de vie peut atteindre jusqu’à 500 ans environ. Elles sont des polluants directs, elles sont ni altérables, ni biodégradables. Elles polluent l’environnement et nuisent la santé de la population car elles sont à l’origine de la prolifération de plusieurs maladies comme : le paludisme (elles sont à l’origine des eaux stagnante qui engendre les moustiques) et la peste. Elles sont aussi à l’origine de polluants secondaires car sa combustion affecte la qualité de l’air en produisant des produits toxiques. Alors que la plupart des emballages sont constituées de matières plastiques et ce, dans tous les domaines (bâtiment, alimentaire électroménager, etc.). Dans la plupart des grandes villes de Madagascar, les déchets solides sont mis en décharges qui ne subissent aucun contrôle. On constate qu’à la surface des décharges non contrôlées, les matières plastiques sont emportées par le vent, elles s’éparpillent autour de la zone de décharge et parfois, elles s’accrochent aux arbres, elles bouchent la dalle ou le canal d’évacuation des eaux usées. Elles enlaidissent le paysage c’est une pollution visuelle. Et comme ils ne sont pas biodégradables, elles restent telles qu’elles sont si elles ne sont pas traitées. Ce sont les raisons qui nous ont poussées à effectuer la valorisation à l’échelle pilote de ces déchets plastiques pour la fabrication de matériaux de construction tels que le pavé autoblocant, la brique et la tuile.

MATÉRIELS ET MÉTHODES

Différents documents scientifiques et technologiques, nationaux et internationaux ont été utilisés pour la réalisation de ce travail. Compte tenu du caractère pluridisciplinaire de l’étude, la méthode a été celle de la compilation des différents documents sus-cités, ainsi que les travaux de recherche sur terrain et aux laboratoires pour la maîtrise du procédé de fabrication des matériaux. Aussi, divers matériels et équipement ont été conçus et réalisés dans le cadre de ce travail. Ils sont nécessaires pour la réalisation des essais de fabrication des matériaux. Il s’agit : − de la cuve de cuisson munie d’un malaxeur à pâle Z (Mandimbisoa 2012 ; Barbain et Chevalier, 1997 ; Roustan, 2005) (Figure 1). Les caractéristiques techniques de cette cuve sont les suivantes : • les parois ont été réalisées avec du TPN 12 mm ; • elle est munie d’un malaxeur à pâle Z; • elle est munie d’une manivelle ; • le volume total est de 78 litres dont la capacité est de 50 litres. Elle est utilisée pour la préparation de la pâte composée de résine plastique et des granulats. Figure 1 : Cuve avec la pâle en bras double Z (malaxeur) (vue de haut) Figure 2 : Foyer à système de chauffage à combustion inversée − un système de chauffage à combustion inversée (Le Net, 2008 ; Mandimbisoa 2012 ; Desplanches et Chevalier, 1999) (Figure 2). Ce système de chauffage nous permet non seulement d’obtenir la combustion complète du combustible mais aussi de réduire le coût de combustible utilisé (rendement élevé). Cela nous permet donc de faire des économies d’énergie tout en respectant l’environnement. Grace au principe de combustion inversée, on utilise une énergie propre permettant de réduire le niveau d’émissions de CO2 et des gaz à effet de serre dans l’atmosphère. − des moules métalliques pour pavé, brique et tuile ; − une presse pour le compactage des matériaux (Haudin, 2005 ; Mandimbisoa, 2012 ; Berthelot, 2012) (Figure 3). Elle fonctionne avec une vis sans fin sur laquelle nous avons vissé un plateau sur son bout Trou d’évacuation de la pâte Galet Palier vissé sur son support Mada-Hary, vol. 2, 2014 Page 57 inférieur. Une manivelle est placée sur son bout supérieur. Quand on la tourne, l’espace entre le plateau sur le bout de la vis et le plateau inférieur est progressivement réduite et la densité du matériau est de plus en plus grande, ainsi la pression effectuée sur le produit moulé augmente progressivement. Ceci nous fournisse la pression nécessaire à la compression de la pâte dans la moule. Un système de guidage oriente le mouvement du plateau supérieur pour qu’on obtienne une pression uniforme sur la moule. On tourne la manivelle jusqu’à ce que le couvercle de la moule soit placé parfaitement à l’horizontale sur le boitier et que la butée de la moule limite la course de la vis sans fin. Une balance a été utilisée pour le dosage des matières premières. Un thermomètre de type TAK avec un thermocouple de type K, utilisé pour le prélèvement de la température. La presse hydraulique multifonctionnelle (Figure 4) du Bloc technique de l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA) sise à Ankatso, a été utilisée pour la détermination de la résistance mécanique des matériaux.

Les matières premières utilisées pour la réalisation des essais à l’échelle pilote sont : − les déchets plastiques constitués de : PEBD, PEHD, PP, PET ; − le sable : sable moyen de dimension 0,2 à 2 mm pour la fabrication de tuile ; sable moyen et grossier de dimension 0,2 à 5 mm pour la brique et le pavé ; − les gravillons : de dimension 2/6 pour la tuile et 4/14 pour la brique et le pavé ; La méthodologie consiste à effectuer divers essais pour chaque type de matériaux afin de déterminer les paramètres optimaux de fabrication. Le schéma du procédé de fabrication est consigné dans la Figure 5. 2.1. Tri des déchets : Le triage des déchets affecte la qualité du matériau obtenu. Le processus de tri permet tout d’abord de classer les plastiques suivant leur nature chimique et leur origine ; Mada-Hary, vol. 2, 2014 Page 58 En fait, les thermoplastiques sont difficilement compatibles entre eux d’un point de vue structure c’est-à-dire deux ou plusieurs plastiques de nature différent ne forme pas toujours une solution solide homogène. Il ne sera donc pas possible de mélanger deux plastiques de nature différents (OFEV, 2001)