Symposium 2018 de la chaire « Mines Urbaines » :

Lancée en 2014 avec la Fondation ParisTech, la chaire « Mines Urbaines » a notamment pour objectif d’explorer de nouveaux procédés de recyclage de deux grandes familles de matériaux : les plastiques avec toutes les difficultés inhérentes à ces matières et les métaux stratégiques indispensables à la production de nombreux objets technologiques et complètement dispersés au sein de flux hétérogènes où ils sont présents en très faibles quantités. 

Il s’agissait aussi de définir les conditions d’un « changement de paradigme » nécessaire à la mise en œuvre d’une économie circulaire. L’originalité de la chaire organisée autour de l’expertise de trois écoles (Arts et Métiers, Chimie ParisTech et Mines ParisTech) a consisté à interroger toutes les dimensions techniques et sociologiques de la question des « Mines Urbaines », y compris celle des nouveaux modèles d’organisation de ces filières encore nouvelles et en plein développement.

Organisé à l’école Chimie ParisTech, le symposium des 5 et 6 juin 2018 avait pour objectif de présenter les travaux des étudiants impliqués dans les travaux de la chaire et de favoriser les échanges avec des représentants d’autres horizons : les pouvoirs publics comme garants de l’intérêt général et régulateurs des filières REP ainsi que les représentants techniques d’opérateurs, de producteurs, de fédérations et d’associations, accompagnés d’experts scientifiques ou juridiques.

Première journée : Plastiques et métaux

Laurence Monnoyer Smith au Symposium "Mines Urbaines" 2018

Après l’introduction de Laurence Monnoyer-Smith, Commissaire Générale au Développement Durable sur la feuille de route « Economie Circulaire », la journée a été consacrée aux travaux scientifiques et techniques des écoles Arts et Métiers ParisTech sur les plastiques et Chimie ParisTech sur les métaux stratégiques. Elle a réuni deux tables rondes et 7 thèses ont été présentées sur ces deux sujets.

Session 1 : L’économie circulaire : zoom sur le recyclage des plastiques

Les recherches menées par les 3 étudiants/thésards d’Arts et Métiers ParisTech sur les plastiques ont permis d’explorer trois pistes à la fois différentes et complémentaires.

Bardia Esmaelou au Symposium "Mines urbaines" 2018

Bardia Esmaelou a pu mettre en évidence l’effet négatif du vieillissement sur les qualités techniques du plastique. La solution proposée pourrait être de les séparer avant recyclage au sein du flux de plastique recyclé en utilisant une technique de spectrométrie moyen infrarouge (MIR) pour identifier une liaison chimique particulièrement sensible au vieillissement : la liaison carbonyle (un atome de carbone lié par une double liaison à un atome d’hydrogène). Ce procédé pourrait être adapté assez facilement sur une machine de tri rapide. Reste à trouver le financement pour développer un capteur ad hoc.

Roman Bruyant au Symposium "Mines urbaines" 2018

Roman Bruyant s’est intéressé à la question du tri des plastiques noirs qui ne peuvent pas ou difficilement être triés par spectrométrie NIR (proche infra-rouge), puisque le noir absorbe toutes les fréquences, alors que ces plastiques représentent 30 à 50% des plastiques d’écrans ou de petits appareils. L’idée consiste à développer une méthode d’identification basée sur la fluorescence UV, qui fait briller les plastiques noirs dans l’obscurité. Couplée à une base de données statistique pour développer un prototype d’identification rapide, cette méthode serait facilement compatible avec une installation industrielle. Ses travaux font l’objet d’un dépôt de brevet actuellement en cours.

Xi Jia au Symposium "Mines urbaines" 2018

Xi Jia a exploré la possibilité d’améliorer la technologie éprouvée de la flottation pour des types de molécules dont les densités sont trop proches les unes des autres pour être séparées efficacement avec ce procédé. L’idée consiste à jouer, grâce à des produits tensio-actifs, sur la différence de mouillabilité des polymères concernés et à créer une mousse autour des particules de plastiques à trier qui modifie leur flottabilité. Sur l’une des familles de polymères concernées (HIPS), l’expérimentation a permis de récupérer 70% de ce produit avec une pureté supérieure à 99%.

En conclusion de ces travaux, l’entreprise Coolrec a présenté une nouvelle utilisation du polystyrène issu de réfrigérateurs dépollués et recyclés, pour de l’impression 3D.

Table ronde plastiques Symposium "Mines urbaines" 2018

Réunis en table ronde, quatre experts sont tombés d’accord sur la nécessité de renforcer les relations entre tous les acteurs de la chaine, notamment entre les opérateurs et les producteurs, mais aussi les acteurs de la collecte. Ingrid Tams (SEB), Michel Valache (2ACR), Olivier François (Galloo) et Arthur Haarman (EMPA) ont mis en exergue l’enjeu majeur et la complexité technique des additifs contenus dans les plastiques, la nécessité d’une articulation cohérente avec la réglementation pour développer l’économie circulaire et leur volonté d’aller vers une « société non toxique ». Dans un avenir proche, le nombre de substances problématiques qu’il sera nécessaire de détecter et d’extraire des flux de déchets pourrait atteindre plusieurs centaines !

Comment alors garantir durablement la compétitivité économique d’une matière recyclée de qualité, répondant aux exigences techniques d’un recyclage performant, face à une matière vierge dont les cours fluctuent en permanence ? La question de la stabilité est cruciale à la fois pour les opérateurs qui souhaitent investir à bon escient mais aussi pour les producteurs qui doivent pouvoir disposer de façon pérenne d’une matière de qualité. Le dispositif de financement ORPLAST a été considéré comme un instrument valable pour encourager les industriels mais la voie reste étroite entre les objectifs d’une économie plus circulaire et l’application d’un principe de précaution à la fois contraignant et nécessaire . Les techniques ont largement progressé au fil des années grâce notamment au développement du numérique qui, par une exploitation large des données, augmente la rapidité et la capacité d’analyse des machines. Jusqu’où aller ? Refaire du pétrole à partir du plastique ? Une éventualité prise au sérieux par les acteurs qui ont travaillé sur la Feuille de Route Economie Circulaire début 2018.

Le recyclage des plastiques au Symposium "Mines urbaines" 2018 en vidéo

2ème session : les métaux stratégiques, une opportunité pour réindustrialiser la France ?

Guillaume Pitron au Symposium "Mines urbaines" 2018

Introduite successivement par le journaliste Guillaume Pitron, auteur de « La guerre des métaux », ouvrage récent basé sur une longue enquête menée notamment en Chine, puis par Christian Thomas, président de Terra Nova Développement, la question des métaux stratégiques a été posée d’emblée dans toute son ampleur et sa complexité. Après son tour du monde des métaux Guillaume Pitron remarque, non sans ironie, que les « greentech » censées dématérialiser nos activités autrefois les plus polluantes pourraient être à l’origine d’une catastrophe à la fois économique et écologique car les équipements - électriques et électroniques - sur lesquels elles s’appuient nécessitent des quantités toujours plus importantes de ressources rares et difficiles à extraire. La Chine a décidé non seulement de devenir la plaque tournante mondiale de ces métaux mais de profiter de cet atout stratégique pour devenir aussi le leader des technologies qui les utilisent. Un changement de paradigme majeur pour les pays occidentaux aujourd’hui dépendants à 90% de « l’extérieur » et contraints à aller chercher hors de leurs frontières leurs matière premières, quitte à fermer les yeux parfois sur les conditions d’extractions locales de ces ressources minières.

Christian Thomas insiste sur la variabilité de ces ressources stratégiques ou critiques et souligne la nécessité d’une forte réactivité industrielle et du développement du recyclage. Validée unanimement comme une opportunité par l’ensemble des participants à la table ronde, cette priorité donnée au recyclage, rappelée par Rachel Baudry (ADEME), fait cependant naitre de nouvelles questions, notamment celle du financement. Souvent perçu comme « ringard », souligne Youssef Menjour, jeune co-créateur de l’entreprise Technologies de France, le recyclage n’intéresse pas les banquiers et les investisseurs et il faut beaucoup d’énergie et d’enthousiasme pour réussir à monter quelques projets industriels innovants en France. A ce jour, de nombreux métaux stratégiques contenus dans les DEEE ne sont pas récupérés.

Interventions scientifiques :

Les recherches menées par les étudiants doctorants de Chimie ParisTech ont permis d’explorer quatre voies de recherche pour extraire certains de ces métaux stratégiques :

Agathe Hubau au Symposium "Mines urbaines" 2018

Agathe Hubau a travaillé sur la biolixiviation de déchets de circuits imprimés. La biolixiviation consiste à utiliser des bactéries facilitatrices de la mise en solution des nombreuses substances contenues en petites quantités dans les cartes. Il s’agit donc de concevoir un réacteur à deux étages : une solution nutritive capable de produire des bactéries adaptées, un deuxième étage utilisant une solution oxydante dopée avec les bactéries produites et capables d’extraire une dizaine de métaux différents à partir d’un broyat de circuits imprimés. Le travail prometteur mené par l’étudiante a permis de valider le fonctionnement de réacteur à flux continu, de valider la bonne résistance des bactéries à la toxicité du milieu et de valider l’efficacité de l’extraction de certains métaux.

Jonathan Cramer au Symposium "Mines urbaines" 2018

Jonathan Cramer a exploré les possibilités offertes par l’état particulier de la matière qu’est le plasma, c’est à dire un gaz ionisé.  Ainsi, en chauffant à très haute température une matrice métallique complexe à l’aide d’un plasma, on peut concentrer de manière sélective des ions métalliques d’un métal contenu sous forme de trace dans la matrice. Une première démonstration, qui a fait l’objet d’un brevet, a permis de valider la possibilité d’extraire du cuivre à un taux de 92% à partir d’une matrice de fer/cuivre et de réaliser des extractions d’étain (à 98%) à partir de matrice cuivre/étain puis de concentrer jusqu’à 30 fois de très faibles quantités d’indium. Ce procédé pourrait rivaliser avantageusement avec d’autres procédés thermiques sources de CO2 et d’effluents polluants nécessitant un traitement spécifique.

Thomas Degabriel au Symposium "Mines urbaines" 2018

Thomas Degabriel s’est intéressé aux cas du tungstène et du tantale qu’il propose de récupérer grâce à une technologie dite HDL, à base d’Hydroxydes Doubles Lamellaires. Ces argiles ioniques sont constituées de couches d’ions hydroxydes (OH-) entre lesquelles peuvent s’insérer des ions en solution. Ils peuvent se comporter comme un échangeur capable de capter sélectivement des anions de tungstène par exemple, qu’ils échangent avec des ions carbonate. Les ions tungstène sont ensuite relargués dans une solution, ce qui s’accompagne d’une régénération de l’HDL de départ. Cette chimie douce, non polluante et peu coûteuse, a fait l’objet d’un dépôt de brevet et le projet est en recherche de partenariat industriel.

Jérémie Gouyon au Symposium "Mines urbaines" 2018

Jérémie Gouyon a proposé d’adapter les minuscules laboratoires sur puce pour détecter des métaux stratégiques contenus dans les cartes électroniques. Cette technologie dite microfluidique est déjà utilisée dans des domaines médicaux, pour des tests de grossesse ou d’autres applications biologiques notamment. Le procédé consiste à faire passer une solution contenant ces métaux dans une puce capable de séparer et détecter différentes substances contenues en très petites quantités dans la solution. La piste de récupération des métaux dissous est également évaluée et pourrait être effectuée en aval par électro-dépôt ou d’autres procédés.

Le recyclage des métaux stratégiques au Symposium "Mines urbaines" 2018 en vidéo

2e jour et 3e session : Quel avenir pour la REP ?

Thomas Lindqvist au Symposium "Mines urbaines" 2018

Plus politique, cette 3ème session a fait la part belle au débat au cours d’une matinée particulièrement animée.

Après un rappel de l’histoire de la REP des années 80 à nos jours par son concepteur, le suédois Thomas Lindqvist, professeur à l’université de Lund, a conclu sa présentation en réaffirmant sa conviction dans l’efficacité du concept qui garde toute son actualité, notamment par son approche « gagnant-gagnant ». Il a cependant reconnu un certain nombre de problèmes de « triche », de filières illégales et souligné le poids des fluctuations du marché des matières premières comme facteur de déstabilisation économique des filières.

Intervention scientifique :

Helen Micheaux au Symposium "Mines urbaines" 2018

Helen Micheaux, Docteure en sciences de Gestion de l’Ecole Mines ParisTech, a présenté ses travaux sur les « communs » comme instrument de l’action collective. Menée dans la cadre de la chaire « Mines Urbaines », son étude porte sur la Responsabilité Elargie du Producteur (REP) et plus spécialement de la filière des DEEE en France. Helen Micheaux conclut que ce modèle fonctionne comme un processus efficient de responsabilisation. Elle identifie quelques caractéristiques du modèle français qu’elle compare avantageusement à d’autres pays européens, notamment l’Allemagne et le Royaume Uni, qui déclinent différemment le concept de REP. Elle valide notamment la possibilité d’un apprentissage continu, « chemin faisant » et met en évidence l’intérêt d’un système collectif qu’elle considère comme plus responsabilisant qu’un système individuel. Le dispositif de REP peut donc être considéré comme une pratique du commun lui-même construit sur 3 piliers : une ressource, une communauté et une pratique collective. Elle conclut que la REP à la française peut être utilisée comme véritable outil de gouvernement, qui fonctionne comme une pratique « non consciente » de co-régulation des pouvoirs publics avec les éco-organismes.

Table ronde 1 : la REP et le droit

Table ronde REP et droit au Symposium "Mines urbaines" 2018

Deux spécialistes du droit de l’environnement ont confronté leur vision des filières REP. Laurent Grinfogel, avocat spécialiste très au fait des pratiques de terrain déployées dans plusieurs pays, a rapidement mis l’accent sur les enjeux à la fois réglementaires et très opérationnels liés aux filières aval et aux substances dangereuses ; il souligne les contradictions du système national allemand à la fois organisé nationalement et régionalement. De son côté, Emmanuelle Parola a décortiqué pour sa thèse les différents types de droit : civil, pénal, des sociétés de la concurrence etc. pour valider ou non si ce cadre légal permet bien d’atteindre les grands objectifs des filières REP. Face à ses doutes, Laurent Grinfogel admet s’inscrire totalement dans le droit libéral actuel dont il pense qu’on peut le faire évoluer au fil des enjeux.

C’est alors qu’Armand Hatchuel, professeur à Mines ParisTech et travaillant pour une autre chaire expose sa vision d’un « statut d’entreprise à mission » en cours d’élaboration dans le cadre de la loi PACTE. Le Code civil et le Code de commerce devraient être prochainement modifiés afin de renforcer la prise en considération des enjeux sociaux et environnementaux dans la stratégie et l'activité des entreprises. Selon lui, il s’agit d’un « saut civilisationnel ». Inscrire définitivement dans les statuts d’une entreprise une mission d’intérêt général comme celle des éco-organismes relève d’un acte volontaire structurant qui implique notamment un élargissement de sa gouvernance. Il propose ainsi aux éco-organismes de se tourner vers l’avenir en abandonnant leur « imaginaire manufacturier »…

Intervention du Président d’ESR :

Alain Grimm-Hecker au Symposium "Mines urbaines" 2018

Après 11 années à la tête du Conseil d’administration d’Eco-systèmes, puis celui d’ESR, Alain Grimm-Hecker, témoigne de la difficulté à évaluer l’efficience d’un modèle sinon… en le vivant de l‘intérieur. Malgré un engagement collectif très fort et de nombreuses réalisations positives de l’éco-organisme, il constate une difficulté à convaincre d’autres observateurs de la sincérité de cet engagement des associés, tous « metteurs sur le marché » d’équipements électriques et électroniques. Deuxième limite du système actuel : tout repose sur l’engagement individuel des personnes. Ouvrir la gouvernance d’ESR à d’autres acteurs et parties prenantes et graver la mission de l’entreprise dans ses statuts lui semble donc une solution d’avenir très adaptée aux enjeux que devra affronter l’éco-organisme dans les prochaines années. Il se déclare donc tout à fait disposé à tester le nouveau dispositif d’entreprise à mission dès que possible.

Table ronde 2 : L’avenir de la REP

Table ronde REP française au Symposium "Mines urbaines" 2018

Autour de Jacques Vernier, auteur du récent rapport sur les REP qui porte son nom, tous les participants saluent les points forts de la « REP à la française » malgré des résultats parfois inégaux et des sujets, comme les déchets du BTP, où il resterait encore beaucoup à faire en France, notamment par rapport à d’autres pays comme la Belgique. T. Linqvist se dit « impressionné » par cette journée. JC. Caudron, représentant de l’ADEME, voit dans la REP « un dispositif vivant assoiffé d’amélioration ». Jacques Vernier se dit très intéressé par le nouveau statut d’entreprise à mission et rappelle un point central de sa vision des éco-organismes : davantage de flexibilité pour les éco-organismes mais des sanctions plus strictes en cas de non-atteinte des objectifs. Alexander Lohnherr, président du Gifam,  et Michel Touzeau, administrateur indépendant d’ESR, soulignent que le succès repose sur l’engagement individuel et collectif des acteurs. Ce dernier rappelle que les éco-organismes, notamment Récylum dont il fut le président depuis sa création, ont largement « transcendé la REP » en pratiquant une très large concertation des parties prenantes. Il en profite pour souligner l’importance du financement par l’éco-participation visible avec répercussion à l’identique. Délégué Général de la CLCV, François Carlier reconnait que la visibilité de la contribution pour les consommateurs est un bon instrument de régulation et interpelle les producteurs : « Pour l’instant, on vous fait confiance ». Un mot de la fin qui clôt les débats de la matinée et du symposium avant la conclusion finale des organisateurs.

La REP au Symposium "Mines urbaines" 2018 en vidéo