Traçabilité des produits industriels par marquage chimique

Dans l’industrie automobile, par exemple, l’environnement règlementaire conduit à la traçabilité des matières, matériaux et des produits :

•   la Directive 2000/53/CE précise les objectifs de recyclage et de valorisation des Véhicules Hors d’Usage (VHU) : recyclage de 95 % des VHU en 2015 pour l’utilisation des matériaux recyclés dans des véhicules neufs ;
• la Directive 2008/98/CE porte sur la responsabilité « producteur» : éco-conception des produits, hiérarchisation des déchets et libre circulation des produits mais pas des déchets ;
• la réglementation REACH concerne la traçabilité des compositions.

Autant de contraintes réglementaires qui expliquent l’intérêt des industriels pour le procédé breveté mis au point par Tracing Technologies capable de marquer dans la masse tous types de polymères et de les retrouver intacts après vieillissement, y compris dans les matières sombres et noires. Ils y voient une solution pour :

• l’identification des plastiques par catégorie ou grade de polymères afin de répondre aux nouvelles règlementations (REACH) ;
• l’éco-conception des produits dès leur fabrication en vue  de leur gestion en fin de vie (tri, recyclage ou valorisation des matières premières secondaires) ;
• la traçabilité des produits tout au long du cycle de vie ;
• l’amélioration des méthodes de tri en fin de vie des produits avec une identification fine et homogène des produits sur les chaines de tri  (par exemple, tri automatique des polymères par nature de formulations mais aussi élimination des produits dangereux, toxiques ou non valorisables).

Positionné en amont du process de fabrication, ce procédé de Tracing Technologies s’applique à de nombreux secteurs (automobile, électronique, électrique, électroménager, emballage…) et aux produits sensibles et à forte valeur ajoutée.

Marquage pérenne des produits de couleurs sombres ou noirs

Tracing Technologies utilise des marqueurs chimiques à des doses très faibles (de l’ordre de quelques ppm) et d’une totale innocuité, pour marquer en surface ou dans la masse, des produits de toute nature : plastiques, cartons, papiers…, clairs, sombres ou noirs. Invisible à l’oeil, le procédé qui ne modifie pas les propriétés physiques (thermiques, couleurs…) ou chimiques des matières ou produits, permet une authentification des produits, des emballages et des suremballages. Un lecteur dédié permettra une authentification immédiate soit au cas par cas (contrôle qualité), soit dans une série de lectures, y compris à grande vitesse (tri).

Une démonstration de tri à grande vitesse sur un site industriel a permis de valider les principales caractéristiques: tri optimisé (1,5t / h), tri sélectif (plus de 95 % avec une vitesse de 3,5 m / sec), identification positive à 100 % pour toute particule, 10 000 à 100 000 mesures par seconde, identification des produits multicouches et insensibilité aux conditions d’ambiance et aux contaminants.
 
Le marquage de différents polymères a été réalisé avec succès (PP, HDPE, LDPE, PVC,  PET, PC, PA6 , ABS …), le procédé permettant la différenciation par grade (PE, PS, Polyester et PP), l’identification de multicouches, multi matériaux ainsi que l’impression sous encre.
 
Tracing technologies a relevé un véritable défi technologique en réussissant le marquage pérenne des produits de couleurs sombres ou noires. Il s’agit d’une contrainte majeure pour les industriels car ces nuances présentent la particularité d’absorber les radiations. L’entreprise a surmonté cet obstacle grâce à un procédé sans contact en réflectance, après sélection de traceurs pertinents, qui a été validé par le programme de recherche « TRITR@CE », regroupant des industriels de l’électroménager (Groupe Seb) et des transformateurs de matières plastiques (Plastic Omnium AE…).

Projet « TRITR@CE » (2007 – 2009) : validation pour les polymères

Piloté par le Pôle National de Traçabilité de Valence, ce projet qui réunissait un industriel leader du secteur automobile, un industriel leader du secteur électroménager et électronique, Tracing Technologies, l’ITECH (Lyon), l’ENSAM (Chambéry) et ARAMM /ARDI Matériaux (Lyon) avait pour objectif :

• la validation du système « traceurs » sur des polymères ciblés ;
• la réalisation de mélanges maîtres selon les procédures de fabrication des secteurs automobile, électrique, électronique et électroménager avec des matrices polymères ciblées, du polypropylène clair et noir et de l’ABS.

« TRITR@CE » a permis de démontrer, après vieillissement des éprouvettes, que :

• le signal des marqueurs est retrouvé inchangé, y compris dans les matrices noires ;
• le signal est quantifié.

Il a ainsi validé le procédé Tracing Technologies pour l’identification des polymères en fin de vie, la traçabilité des polymères marqués (REACH) et les recyclages multiples. Des industriels partenaires ont ainsi affirmé : « Les résultats obtenus sont tous positifs … Nous allons vers une démarche de normalisation… Les résultats montrent que l’application des traceurs est envisageable dans les pièces ABS ».

Un pilote industriel est en cours de réalisation dans le cadre du programme TRIPTIC de ANR sur une chaîne de tri de produits de recyclage. Un prototype de lecteur portable va également faire l’objet de miniaturisation pour des applications de sécurisation commerciale ou patrimoniale et de protection des marques.

Projet TRIPTIC (2010 – 2014) : vers l’industrialisation de systèmes de tri

Labellisé par les pôles AXELERA et PLASTIPOLIS, le projet TRIPTIC (Traceurs Répartis pour Identification des Polymères et Tri Industriel en Cadence) a pour objectif de récupérer la matière la plus pure possible après des opérations de démontage ou de broyage et tri (aujourd’hui, environ 8% des plastiques des VHU sont recyclés…). Comme les technologies actuelles ne permettent pas de trier les matériaux polymères en fonction de leurs formulations aussi bien qu’en fonction de leurs propriétés rhéologiques qui sont des paramètres importants pour leur valorisation, il est nécessaire d’utiliser une signature avec traceurs qui devraient être détectés par tri spectrométrique (Fluorescence X ou UV). Le tri avec traceurs devrait permettre de trier les polymères plus rapidement et avec une meilleure qualité.

TRIPTIC qui réunit l’INSA Lyon-IMP (partenaire coordinateur), l’ENSAM RECORD, Renault, POAES, Tracing Technologies, PST et le CEA-List et s’achèvera en 2013, comporte trois tâches expérimentales :

• dispersion de quelques dizaines ou centaines de ppm de traceurs commerciaux dans des matrices représentatives d’enjeux industriels et économiques ;
• optimisation de la détection spectrométrique (fluorescence X ou UV) ;
• étude de l’industrialisation de systèmes de tri par fluorescence X et UV.

Ces tâches expérimentales sont associées à de la veille scientifique et à une analyse de cycle de vie qui permettra de connaître les impacts des technologies développées et, si besoin, de proposer des orientations pour les réduire. Une autre tâche a pour objectif d’étudier l’extension des technologies de tri à d’autres matériaux polymères et d’autres secteurs industriels tels que les secteurs des Equipements Electrique et Electroniques (EEE) et de l’emballage. La dernière tâche porte sur la diffusion des résultats pour élaborer une nouvelle normalisation (des discussions avec l’AFNOR sont amorcées) visant à développer le tri avec traceurs. Cette étude sera faite avec le souci permanent de développer des procédés respectueux de la santé et de l’environnement en conformité avec les spécifications de l’industrie.