Études de cas

Étude de cas n° 1 : Secteur du bâtiment

Défis

Les châssis de fenêtres conventionnels en polychlorure de vinyle (PVC) contiennent souvent des additifs potentiellement nocifs et présentent un faible taux de recyclage. La production de PVC et de ses armatures en acier représente un risque environnemental majeur.

Objectifs

L’objectif était de développer une alternative recyclable au polyuréthane (PU) d’origine biologique qui améliore les propriétés d’isolation et la durabilité tout en réduisant l’utilisation de substances dangereuses et l’empreinte carbone globale.

Réaliser des boucles de recyclage

Le projet a développé des matériaux PU recyclables grâce à la chimie du vitrimère, qui permet le retraitement du matériau thermodurcissable. Cette stratégie vise à réaliser au moins trois cycles de recyclage avec une perte minimale des propriétés du matériau, une amélioration significative par rapport au PU et au PVC conventionnels.

Étude de cas n° 2 : Secteur des transports

Défis

Les pièces métalliques utilisées dans les trains sont lourdes, ce qui entraîne une forte consommation d'énergie pendant leur utilisation, ce qui représente un risque environnemental majeur. Les composites époxy traditionnels sont légers, mais généralement non recyclables et peuvent contenir des retardateurs de flamme halogènes dangereux.

Objectifs

Cette étude de cas visait à concevoir un composite époxy-vitrimère résistant au feu et intrinsèquement recyclable pour remplacer les pièces métalliques. Les principaux objectifs étaient une réduction significative du poids (> 30 %), le respect des normes strictes de sécurité incendie (EN45545-2) et une recyclabilité à 100 % grâce à la vitrimérisation.

Progrès en matière de durabilité

Les composites légers développés permettent des économies de coûts d'exploitation significatives sur leur durée de vie de 25 ans grâce à une consommation énergétique réduite. Bien que la fabrication de fibres de carbone reste un sujet d'actualité, leur conception a permis de remplacer avec succès les retardateurs de flamme potentiellement dangereux et d'introduire une voie de recyclage chimique viable utilisant le solvant DMSO.

Étude de cas n° 3 : Secteur de l'emballage

Défis

Les films d'emballage alimentaire multicouches conventionnels ne sont souvent pas recyclables en raison de leur structure complexe, qui comprend des polymères incompatibles comme le polyamide (PA) et des couches de compatibilisants. De ce fait, la plupart de ces matériaux finissent en décharge ou incinérés.

Objectifs

L'objectif était de concevoir un film MultiNanoLayered (MNL) entièrement recyclable en créant une structure plus simple (PE/EVOH) qui élimine le besoin de PA6 problématique et de compatibilisants, visant un taux de recyclabilité de plus de 95 % selon la méthodologie RecyClass.

Progrès en matière de durabilité

En retirant la matière première la plus impactante (PA6), le film MNL innovant affiche un profil environnemental nettement amélioré. Sa conception simplifiée améliore non seulement la recyclabilité, mais permet également de réduire potentiellement le coût total grâce à l'utilisation de matériaux recyclés et à l'élimination de polymères coûteux.

Leçons apprises

L'application pratique du cadre SSRbD dans les trois études de cas a généré des enseignements précieux, désormais intégrés à cette infrastructure numérique. Les principaux enseignements sont les suivants :

• La nécessité d’une méthodologie d’orientation : une approche structurée et holistique est essentielle pour naviguer dans les complexités de la SSRbD.
• Importance de la définition du système : cartographier clairement les exigences de fonctionnalité et identifier un produit de référence (baseline) sont des premières étapes cruciales pour définir les limites du système et cibler les améliorations.
• La collaboration interdisciplinaire est cruciale : une SSRbD efficace nécessite une co-création au sein d'une équipe diversifiée d'experts, comprenant des toxicologues, des scientifiques des matériaux, des chimistes et des experts en traitement, pour garantir un processus d'innovation efficace.