De l'aluminium propre à partir de capsules de café usagées
Un procédé de recyclage bientôt prêt pour une application industrielle
Allumer la machine, insérer la capsule de café, savourer le café - aussi pratiques soient-elles, les capsules de café peuvent représenter une charge potentielle pour l'environnement : En Autriche, il existe certes un système de collecte pour les capsules de café usagées, mais le taux de recyclage n'est actuellement que d'environ 30 pour cent. Le problème pour le processus de recyclage qui s'ensuit est surtout la teneur élevée en décoction de café par rapport au matériau d'emballage, ce qui entraîne des restrictions économiques et techniques dans le processus de fusion dans les alumineries où les capsules de café sont fondues. Un projet en cours à la chaire de métallurgie des métaux non ferreux, en collaboration avec des partenaires industriels, développe un processus de traitement pour produire du nouvel aluminium à partir de capsules de café usagées, afin de fermer le cycle des matériaux dans l'esprit de l'approche Circular Engineering de l'Université du Montana.
Un projet de la chaire de métallurgie des métaux non ferreux de l'université Montanuniversität de Leoben a pour objectif, en collaboration avec des partenaires industriels, de développer un nouveau processus de traitement pour la production de nouvelles capsules de café à partir de capsules de café usagées en aluminium. "L'aluminium de ces capsules est très précieux et devrait être préservé dans le cadre d'une économie circulaire", explique le professeur adjoint Dr Eva Gerold, chercheuse à la chaire de métallurgie des métaux non ferreux de l'université Montanuniversität Leoben. La professeure donne un exemple : "Les capsules Nespresso sont composées d'environ 0,5 à 1 gramme de matériau d'emballage, dont l'aluminium est le principal composant, et contiennent une quantité de café d'environ 6 grammes". Le défi consiste à séparer ces composants les uns des autres ou à assurer un recyclage efficace.
Possibilités de recyclage des alliages d'aluminium nécessaires
Ce sont surtout les alliages qui représentent un défi. "Il y a un proverbe dans la métallurgie : ce qui est une fois dans l'aluminium reste dans l'aluminium. C'est surtout un point central dans le cadre du recyclage, car l'aluminium existe en de nombreux alliages - chacun avec des propriétés spécifiques selon le domaine d'application, par exemple pour les portes de voiture ou les capsules de café. Les premières doivent être stables et esthétiques, c'est pourquoi on utilise des éléments d'alliage comme le silicium, le zinc ou le fer.
Les capsules de café, quant à elles, doivent être étanches, très fines et laminables. Ces exigences doivent être prises en compte non seulement lors du choix et du développement de l'alliage, mais aussi lors du processus de recyclage ultérieur", explique Gerold.
Or, les alliages pour les capsules de café, par exemple, diffèrent d'un fabricant à l'autre. Si la ferraille n'est pas bien triée ou mélangée, il n'est pas facile de recréer un alliage spécifique. Dans de tels cas, on produit généralement des alliages de fonderie - classiquement pour les blocs moteurs. Avec l'essor de la mobilité électrique, ce besoin diminue, d'où la nécessité de trouver de nouvelles possibilités de valorisation. C'est là que les chercheurs* interviennent pour développer des alliages et des processus de recyclage qui tolèrent des teneurs en différents éléments d'alliage.
Le processus produit des feuilles d'aluminium
Afin de tester et d'optimiser le nouveau processus de recyclage, un partenaire industriel met à la disposition des chercheurs* des matériaux de capsules préparés de différentes manières, qui se distinguent aussi bien par leur teneur en composants organiques que par leur degré de broyage.
"Dans un premier temps, les capsules de café usagées sont déchiquetées et le café qu'elles contiennent est séparé. Ensuite, les huiles et les vernis présents sur les capsules sont retirés. Ils contiennent des composants organiques qui contamineraient la masse fondue. Ce processus de transformation fonctionne thermiquement en l'absence d'oxygène - grâce à l'utilisation d'azote par exemple. Les gaz qui en résultent ont un pouvoir calorifique élevé et sont utilisés, de manière énergétiquement efficace, pour chauffer le four de fusion", explique la chercheuse. Pour minimiser l'oxydation due au volume de surface élevé des capsules, celles-ci sont compactées avant d'être fondues. "Dans des fours dits à deux chambres, les matières premières sont d'abord écrémées et poussées dans le bain de fusion afin de produire de l'aluminium métallique. Un traitement au sel permet en outre d'éliminer les impuretés et d'obtenir à nouveau une composition améliorée de la masse fondue", ajoute Gerold. Les étapes suivantes consistent à produire de petits lingots d'aluminium qui sont laminés sur la cage de mini-laminage interne à la chaire pour former des feuilles d'une épaisseur finale de 0,1 mm - le matériau final souhaité.
Un procédé de recyclage bientôt prêt pour une application industrielle
Dans la suite du projet, les feuilles d'aluminium seront transformées industriellement en capsules de café par une entreprise partenaire, ce qui permettrait un recyclage en boucle fermée des capsules de café. "D'ailleurs, les capsules de café recyclées ne doivent pas nécessairement donner naissance à une nouvelle capsule", ajoute la chercheuse, "puisque, selon les besoins et les exigences en matière d'alliage, elles peuvent également servir à fabriquer une canette de boisson ou un nouvel ordinateur portable".
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