- Ce que « Austrian Tech » signifie réellement dans une ligne de lavage.
- Le processus complet de lavage, étape par étape
- Itinéraires de lavage spécifiques au matériau et rendements réalistes
- Traitement de l'eau, émissions et affaire environnementale
- Les configurations et spécifications des lignes de lavage Polyretec.
- Guide de sélection : Adapter la matière d'alimentation au modèle de ligne
- Dépannage et maintenance préventive
- Intégration en aval : des plaques nettoyées aux pellets
- Service, test et support.
- Questions fréquemment posées
- Conclusion
On évalue une ligne lavage en plastiques à l'aide de trois données qui ne figurent jamais dans des fiches techniques : le nombre de mètres cubes d'eau potable qu'elle consomme par tonne d'entrée, le nombre de kilowattheures qu'elle consomme par kilogramme de produit fini propre et la part de la matière entrevenue qui parvient à devenir une paille vendable. Tout le reste – le nombre de tanks, la longueur des bandes transporteuses, la taille du tableau de contrôle – est subordonné à ces trois données. Une ligne qui produit de superbes paillettes tout en consommant huit mètres cubes d'eau par tonne n'est pas une ligne de recyclage écologique. C'est un problème de traitement de l'eau revêtu d'uniforme de recyclage.
La phrase « chaîne de lavage plastique technologique autrichienne » est abordée assez souvent sur le marché des équipements de recyclage, et elle est habituellement entendue comme un moyen de désigner un procédé d'ingénierie spécifique qui est apparu dans les centrales d'Europe centrale au cours des années 1990 et 2000, lorsque le resserrement des limites de rejet et les tarifs élevés de l'énergie industrielle ont obligé les concepteurs à voir l'eau et l'énergie comme des contraintes de conception et non comme des consommables. Ce procédé est défini par des caractéristiques mesurables, et non par un tableau de caractéristiques : recyclage en boucle fermée de l'eau, faible consommation d'énergie spécifique, intensité de nettoyage mécanique en place d'une intensité chimique, groupes de processus modulaire qui peuvent être étendus graduellement et instrumentation complète pour que chaque bassin de lavage ait un état mesuré et non supposé.
Polyretec, une usine Wanplas, construit des lignes de lavage et de recyclage selon cette voie d'ingénierie. Avec une histoire de fabrication remontant à 2010 et la création de sa marque en 2017, Polyretec a livré plus de 100 projets de recyclage dans plus de 50 pays, grâce à une équipe de plus de 24 ingénieurs d'exécution et de processus. L'approche de l'usine – l'ingénierie de processus autrichienne combinée aux capacités de fabrication chinoises – n'est pas un slogan marketing, mais elle décrit la dimension des lignes : objectifs européens en matière de balance hydraulique et d'énergie, réalisés grâce à une structure de coût de fabrication qui rend ces objectifs accessibles pour les installations des marchés émergents. Ce guide explique en détail l'ingénierie de cette voie, explore chaque étape du processus avec des paramètres et des points de contrôle, couvre le côté traitement de l'eau et émissions qui donne à la ligne ses caractéristiques environnementales et se termine par des configurations de lignes réelles, des tableaux de sélection et des conseils de maintenance.
Ce que « Austrian Tech » signifie réellement dans une ligne de lavage.
L'architecture de lavage de norme autrichienne se définit le mieux par six caractéristiques de conception qui peuvent chacune être mesurées sur une ligne commandée. Si une ligne répond à toutes les six, elle appartient à cette tradition de conception, peu importe où elle a été construite ; si elle répond à deux caractéristiques sur six, la nationalité figurant dans la brochure de vente n'a aucun effet sur sa nature. Les six caractéristiques ci-dessous constituent le cadre de spécification que Polyretec utilise pour dimensionner une ligne, et c'est dans ce cadre qu'un acheteur doit comparer les différentes offres.
1. Recirculation d'eau en circuit fermé à 85 à 95 %.
Dans une chaîne de lavage conventionnelle, l'eau circule dans un seul sens : l'eau propre pénètre dans les réservoirs de lavage, tandis que l'eau impure s'évapore dans un bassin de décantation ou est drainée. Dans l'architecture à circuit fermé, l'eau circule en un circuit. Chaque réservoir puisse dans un réservoir d'eau traitée, l'eaux s'évapore dans un puits de collecte, et le puits aliment une station de traitement qui restitue l'eau clarifiée au réservoir. Trois pertes seulement brisent le circuit : l'eau expulsée avec les copeaux humides, l'eau évacuée avec les boues dégelées et l'évaporation provenant des réservoirs chauds. Ensemble, ces pertes déterminent le complément d'eau fraîche, et un circuit correctement conçu dispose d'une recirculation comprise entre 85 et 95 %.
Pour atteindre ce chiffre, des choix de conception sont nécessaires avant la station d'épuration. Le rinçage contre-courant est obligatoire : l'eau la plus propre entre dans la citerne de lavage final et s'écoule en arrière vers l'étape de pré-lavage la plus sale, de sorte que chaque litre effectue un travail utile trois ou quatre fois avant d'entrer dans le traitement. Les gravas et les boues doivent être retirées en continu, plutôt que lors de campagnes hebdomadaires de nettoyage, car une citerne pleine de sable sédimenté augmente la turbidité chaque fois que l'agitateur est rallumé. Et le circuit du lavage à chaud doit être séparé hydrauliquement du circuit de rinçage à froid, afin que l'eau chaude chargée de caustique ne soit pas diluée dans l'ensemble de l'installation.
2. Consommation d’énergie spécifique de 0,12 à 0,25 kWh par kilogramme
L'énergie spécifique est la consommation électrique totale divisée par la masse de production nettoyée, mesurée sur une échéance de production complète, y compris le démarrage. Pour une ligne de copeaux rigides traitant des bouteilles emballées, la bande atteignable s'arrête à 0,12 à 0,18 kWh par kilogramme. Pour une ligne de films ayant un fort taux de sable, un lavage à friction à plusieurs étapes et un séchage thermique, la bande s'élève à 0,18 à 0,25 kWh par kilogramme. Les lignes de génération ancienne, dotées de moteurs à vitesse fixe de taille excessive, sans récupération de chaleur sur le lavage à chaud et d'une section de séchage à ventyles de type barbelés, fonctionnent généralement de 40 à 70 % plus énergiquement.
Ces économies proviennent de la conception « sans frills », à savoir des variateurs de fréquence sur tous les moteurs de plus de 7,5 kW, ce qui permet aux joints d'aération et aux pompes de fonctionner à la vitesse requise par la charge plutôt qu'à la vitesse indiquée par l'étiquette ; l'utilisation de pompes centrifuges de taille appropriée à leur point d'efficacité maximal plutôt qu'à moitié pleines ; la présence de réservoirs d'écoulement de la lye chaude isolés et dotés de couvercle, afin de réduire les pertes par convection/radiation et par évaporation ; et l'échange de chaleur entre le surplus de lye chaude et l'eau d'amont, qui récupère une partie substantielle de la charge thermique avant de s'écouler par le drain.
3. Consommation d'eau douce de 0,8 à 3,0 mètres cubes par tonne
La demande en eau fraîche est la conséquence directe du taux de recirculation et du type de matériau. Les bouteilles PET balayées et fraîchement conditionnées traitées sur une ligne à circuit fermé consomment de 0,8 à 1,5 m³ par tonne. Les emballages rigides en PP et en HDPE qui contiennent plus de résidus de produits s'échelonnent entre 1,2 et 2,0. La pellicule d'emballage post-consommation coûte entre 1,8 et 2,5. La pellicule agricole avec une forte charge de sol atteint 2,5 à 3,0, car chaque tonne de sable et de boue séparés laisse le circuit en transportant de l'eau. Une ligne à circuit ouvert conventionnelle traitant la même pellicule agricole peut consommer entre six et dix mètres cubes par tonne, ce qui représente l'écart environnemental le plus important entre les deux architectures.
4. Groupe de processus modulaires avec une expansion progressive.
Les lignes de route autrichienne sont construites en groupes de processus plutôt qu'en une seule machine monolithique : un groupe d'introduction et de réduction de taille, un groupe de pré-lavage et d'élimination des sables, un groupe de friction et de rinçage, un groupe de lavage à chaud, un groupe de séparation et un groupe de dégelage et de séchage. Chaque groupe possède sa propre structure, son propre nœud de commande local sur le bus de terrain et sa propre interface hydraulique et électrique définie avec les groupes situés à ses côtés.
La valeur pratique consiste à réaliser des investissements par étapes. Une usine peut commander une ligne de lavage à froid à 1 000 kg/h, l'opérer une saison pour établir l'approvisionnement et la revente de la matière première, puis insérer un groupe de lavage à chaud entre le groupe de friction et le groupe de séparation, sans remodeler le circuit d'eau ni remplacer le système de commande, à condition que le design initial ait réservé la tête de pompe, le volume du réservoir et la capacité de commande nécessaire à cette opération. Réserver cette capacité est difficile et coûte cher à l'étape de la conception, alors que la mettre en œuvre plus tard est quasi impossible. Ce pourquoi il est préférable de régler la question du modulaire avant la première commande, et non pas après.
5. Intensité de nettoyage mécanique au lieu d'intensité chimique
La décision principale qui a été prise en ce qui concerne la ligne de l'Europe centrale est celle de rechercher la pureté par des procédés mécaniques – lavage par friction à forte intensité, période de rétention contrôlée, rincage contra-courant agressif – plutôt que par une forte dose de produits chimiques. La soude caustique et le détergent sont utilisés lorsque la chimie est réellement nécessaire, principalement pour éliminer les traces d'adhésif sur base de fusion chaude et d'étiquette du PET, et ils sont dosés à une concentration contrôlée mesurée par la conductivité inline plutôt que versés par le tambour.
Ce choix a trois conséquences. La consommation de produits chimiques par tonne chute considérablement, ce qui réduit les coûts d'exploitation et le chargement en sel dans les eaux usées. Le traitement biologique en aval devient viable, car une charge chimique plus faible et plus stable maintient la population de boue activate en bonne santé. Et les plaques en pâte ne subissent pas d'attaque chimique, ce qui est important dans le cas des PET exempts de substances dangereuses, car une exposition excessive à des agents caustiques entraîne une perte de viscosité intrinsèque et une grauzuage de la surface.
6. Conception complète en matière d'instrumentation, de traçabilité des données et de sécurité CE
Pour chaque cuve de lavage de ligne autrichienne, l'état est mesuré : température par RTD, niveau par sonde ultrasonique ou hydrostatique, et pour la cuve de caustique chaude, concentration par émetteur de conductivité. Le circuit d'eau est équipé de transmetteurs de turbidité et de pH à l'entrée et à la sortie du traitement. Les courants des moteurs du concasseur, des brosses de friction et de la centrifugeuse de délassage sont enregistrés en continu, car une tendance croissante du courant sur une brosse de friction constitue le premier avertissement précurseur d'un blocage en cours.
Toutes ces données sont enregistrées dans le PLC, ce qui transforme la maintenance d’une réactivité à une approche basée sur les conditions, et confère à l’usine un historique de production vérifiable, une exigence lorsqu’une substance ayant le statut de contact alimentaire est vendue et que l’auditeur de l’acheteur demande des registres relatifs à la température d’essorage et à la concentration en caustique pour un lot de production spécifique. La conception de sécurité respecte la méthodologie d’évaluation du risque EN ISO 12100 et est conforme à la directive européenne sur les machines : équipement rotatif protégé, portes d’accès interrélayées sur le concasseur et le laveur à friction, catégories d’arrêt d’urgence appliquées à l’ensemble de la ligne plutôt que pour chaque machine et dispositifs de verrouillage sur chaque circuit en pression ou à haute température.
| Paramètre | Lignée ouverte conventionnelle | Ligne à boucle fermée conçue en Autriche. |
|---|---|---|
| Demande d'eau fraîche (copeaux rigides). | 4,0-8,0 m³/tonne | 0,8-1,5 m³/tonne |
| Demande d'eau fraîche (film sale). | 6,0-12,0 m³/tonne | 2,5-3,0 mètres cubes par tonne |
| Taux de recirculation de l'eau | 0-40% | 85-95% |
| Énergie spécifique | 0,25-0,45 kWh/kg | 0,12 à 0,25 kWh/kg |
| Dosage de caustique et de détergent | Particules hautes, manuel, sans contrôle | Bas, contrôlé par la conductivité, |
| Personnel par shift (ligne à 1000 kg/h) | 6-9 opérateurs | 3 à 5 opérateurs |
| Purity de la production (contamination résiduelle). | 200-1 000 ppm typique | Inférieur à 50 ppm ( achievable ; 10 ppm sur la route de polyéthylène terephthalaïque destiné à la fabrication de denrées alimentaires) |
| Traçabilité des données du procédé | Journal manuel ou pas de journal | Enregistrement par PLC en continu, dossiers par lot |
| Capacités d'expansion | Reconstituez les éléments nécessaires. | Insérer un groupe de procédé, circuit préréglé |
| Charge de traitement des eaux usées | Très élevé | Bas à moyen |
| Niveau relatif des investissements en capital | Faible | Haut de gamme à exceptionnel |
| Niveau de coûts d'exploitation relatif | Exceptionnel | Faible |
Le processus complet de lavage, étape par étape
Une chaîne de lavage est une succession de séparations, chacune exploitant une différence de propriétés physiques entre le polymère cible et les impuretés qu'il transporte. La réduction de taille révèle les surfaces ; la friction élimine tout ce qui est tenu par des bonds légers ; la chaleur et la chimie éliminent tout ce qui est lié chimiquement ; la densité permet de séparer les polymères les uns des autres ; et le séchage mécanique et thermique prépare les brindilles pour l'entreposage ou l'extrusion. Comprendre ce que chaque étape peut et ne peut pas faire, est la différence entre spécifier une chaîne conforme à la qualité des brindilles requises et acheter une chaîne qui produit un matériau dont personne ne veut.
Prise d'entrée, tri manuel et tri par proche-infrarouge
Tout ce que la ligne de lavage ne peut retirer doit être enlevé avant que le matériau ne Gets. Les bacs sont ouverts par un brise-bacs ou directement alimentés à un convoyeur à bandes inclinées fonctionnant à 0,2 à 0,4 m/s, suffisamment lent pour permettre à une plateforme de classification de travailler le flux. Le tri manuel retire le gros matériel étranger qui endommage les équipements ou contaminer le produit : pièces métalliques, bois, pierre, textile, objets rigides de taille excessive dans un flux filmé et polymères colorés ou non cibles lorsque le contrat exige une seule polymère, un seul coloris.
La tri par infrarouge proche permet de résoudre ce que les yeux humains ne peuvent pas faire de manière fiable en termes de débit. Les unités d'IRN identifient le type de polymère à partir des spectres de réflexion dans la plage de 1 000 à 1 700 nanométres et projettent les fractions ne répondant pas aux spécifications par valves à air comprimé. Sur une ligne de conditionnement de bouteilles PET, l'IRN élimine les bouteilles en PVC — le seul contaminant le plus dangereux dans le recyclage du PET, car le PVC se dégrade à des températures de traitement du PET et dégage du chlore hydrogené qui décolore la masse fondue et attaque l'équipement. L'IRN sépare également le PP du PE dans les flux rigides mixtes et retire les emballages multicouches qui seraient autrement adressés à la fraction de densité incorrecte. Une disposition pratique place une unité d'IRN sur la bande de pré-tri et, pour le flux de granulés secs de qualité alimentaire, une deuxième unité d'IRN sur le flux de granulés secs après séchage, où les particules plus petites et mieux présentées permettent une précision de détection beaucoup plus élevée.
Élimination des métaux ferreux et séparation par courant eddy des métaux non ferreux.
Les aimants d'enfilage sont installés au-dessus du convoyeur d'entrée et immédiatement avant le concasseur, car une seule vis en acier qui pénètre dans le rotor détruit les mâchoires et peut fissurer un disque de rotor. La force du champ magnétique en surface de la bande doit atteindre de 800 à 1 200 gauss pour une capture fiable dans un lit de matière de 200 à 300 millimètres ; si le lit est plus profond, le magnétiseur est sous dimensionné ou la bande est surchargée.
Les séparateurs à courants Eddy traitent des métaux non ferreux, telles que capsules et anneaux de cou, fragments de feuille provenant d'emballages laminés, petites pièces d'usure dans les rebuts industriels. Un rotor à haute fréquence situé à l'intérieur de l'engrenage du convoyeur induit des courants circulants dans les particules conductrices, générant une force de répulsion qui les projette au-dessus d'une plaque de séparation, tandis que le plastique suit une trajectoire normale. Les courants Eddy fonctionnent le mieux sur des particules d'environ 5 millimètres ou plus, sur une couche fine et uniformément répandue, c'est pourquoi ils doivent être utilisés après une réduction primaire de la taille sur des lignes rigides et sur un alimentateur vibré plutôt qu'un transporteur à bande encombré. Un détecteur de métaux final à l'extrémité de la ligne sert de filet de sécurité pour tout ce qui a échappé aux deux étapes précédentes.
Concassage humide
Le broyeur convertit les bouteilles, les contenants et la pellicule en particules d'une taille adaptée au processus humide. Le broyage humide – en pulvérisant 0,5 à 1,5 m3 d'eau recirculée par heure dans la chambre du broyeur – est la norme d'après le modèle autrichien, et ce pour trois raisons : il supprime la poussière et le risque d'incendie inhérent au broyage à sec de la pellicule sèche, il entame le processus de lavage en rinçant la terre et les matières organiques nouvellement créées des surfaces, et il refroidit les couteaux afin d'éviter que les matériaux sensibles à la chaleur comme le PET ne développent une couche superficielle abimée, susceptible de répertorier par la suite toute une série de contaminants.
La distance entre les couteaux est le paramètre qui affecte le plus la qualité des flocons et le coût d'usure. Une distance de 0,3 à 0,8 millimètres est la bande de fonctionnement : en dessous de 0,3 millimètres, les couteaux entrent en contact sous l'effet de l'expansion thermique, entraînant la chute des flocons ; au-dessus de 0,8 millimètres, le matériau est déchiré plutôt que coupé, ce qui entraîne la formation de queues, de fines matières et d'un courant électrique accru. L'ouverture de la grille contrôle la distribution de la taille des particules et, par conséquent, tout ce qui suit, une grille de 30 à 40 millimètres produit les flocons fins préférés pour le PET de qualité alimentaire, 50 ou 60 millimètres convient au PP rigide et à l'PEHD, et 60 à 80 millimètres est normal pour le film, où les ouvertures trop grandes réduisent la formation de fines matières et empêchent les soufflantes de se boucher. La vitesse du rotor varie généralement entre 350 et 550 tours par minute avec une géométrie de coupe à rotor V ou à lame double-scieur pour les matières rigides et une géométrie de lame droite pour le film.
Les points de contrôle à ce stade sont : la tendance de l'intensité du moteur, l'écart entre les lamelles vérifié à chaque changement de lame, l'inspection de l'écran à chaque quart de travail, et le débit d'eau de la chambre du broyeur, pour éviter que le rotor ne sèche à vide. Un broyeur fonctionnant sans eau de projection sur le film génère assez de chaleur de friction pour mouiller et souder les matières dans l'écran en quelques minutes.
Pré-lavage et enlèvement des particules grossières
Le lavage préventif permettra d'enlever la contamination massive qui, dans le cas contraire, surchargerait les différentes étapes qui suivent. Un tamis rotatif - c'est-à-dire un tambour perforé rotatif de 3 à 6 mètres de long, avec des perforations de 8 à 15 millimètres, incliné de 3 à 5 degrés et tournant à 12 à 20 tours par minute avec des barres d'aspiration intérieures - fait trébucher la matière broyée tandis que la sable, le sol, les fragments de verre et les fines des étiquettes tombent à travers les perforations. Pour le film agricole, le trembleur est le seul appareil le plus précieux dans la ligne, éliminant de manière quotidienne 60 à 80 % de la charge minérale d'entrée avant qu'elle ne puisse atteindre une impeller de pompe.
En aval du trommelo, un canal de sédimentation de gravier ou un hydrocyclone retiennent le sable fin suspendu. Les canaux de sédimentation sont simples : un long canal à faible vitesse où la vitesse du flux chute en dessous de 0,3 m/s, de sorte que les particules plus denses que 2 g/cm³ tombent et sont supprimées par un convoyeur à balanceur circulant le long du fond du canal. Les hydrocyclones sont plus compacts et atteignent un point de débits plus fin, séparant généralement les particules jusqu'à 60 à 100 micromètres. Faire l'impasse sur cette étape est la plus fréquente économie de conception dans les lignes peu coûteuses et elle est ensuite payée par la usure des impellers de la pompe, par les arrêts de nettoyage des réservoirs et par les dommages causés à l'abrasion par les grilles des sépareurs par friction.
Lavage de friction
La laveuse par friction est le cœur mécanique de la ligne. Un axe vertical ou horizontal porte des pales qui accélèrent la paille et la suspension d'eau contre une grille perforée, de sorte que les paillettes s'éfringent les unes contre les autres et contre la surface de la grille à une vitesse relative élevée. La contamination est écrabouillée sur la surface de la paille et passe à travers les perforations de la grille avec l'eau, tandis que la paille nettoyée se déplace axialement jusqu'à l'évacuation.
Paramètres de fonctionnement : vitesse de l'arbre de 700 à 1 200 tours par minute selon le matériau et le diamètre de la machine, temps de séjour de 8 à 20 secondes par passage, perforation de la grille de 1,5 à 4 millimètres et addition d'eau de 1,5 à 4 mètres cubes par heure par machine selon le débit. Les flocons de PET rigides tolèrent l'extrême limite de la plage de vitesses et nettoient efficacement en un seul passage, à 900 à 1 200 tours par minute. La pellicule exige une approche différente : vitesse plus faible, de 700 à 900 tours par minute, temps de stationnement cumulatif plus long et deux ou trois machines en série plutôt qu'une machine avec une vitesse trop élevée par rapport au débit d'eau, car la pellicule se déroule autour de l'arbre lorsque la vitesse de la brosse est trop élevée par rapport au débit d'eau. L'énergie spécifique dans l'étage de friction est généralement comprise entre 0,02 et 0,05 kWh par kilogramme, ce qui en fait le deuxième plus grand consommateur d'électricité sur une ligne froide, après la réduction de taille.
Points de contrôle : le courant du moteur, qui augmente avant que le blocage ne devienne visible ; la turbidité de l'eau de vidange, qui permet de savoir si la machine continue de produire un travail utile ; et l'usure des pales, qui doit être contrôlée à intervalles prévus, car une usure qui se produit sans que l'on s'en aperçoive diminue de façon silencieuse l'efficacité du nettoyage, avant que le remplacement des pales ne soit nécessaire.
Hot caustic washing
Le lavage caustique à chaud est l'étape chimique et, sur la ligne PET de qualité alimentaire, il est obligatoire. Il a pour fonction de dissoudre ou d'amollir les adhésifs à haute température et à application sous pression qui collent les étiquettes et les sleeves aux bouteilles, de saponifier les graisses et les huiles, d'enlever les produits résiduels et les oligomères de surface, et de réduire la charge microbienne. Aux paramètres choisis sur la ligne PET, on retrouve un dosage de 0,5 à 2,0 pour cent de soude par rapport au poids total, une température de 75 à 90 degrés Celsius et une durée de séjour de 8 à 15 minutes dans un tank chauffé et agité équipé d'un convoyeur à spirales ou à pâles. Une petite quantité d'agent tensioactif améliore la mise en suspension et la libération des adhésifs et une addition d'antifoamnement permet de conserver une surface adéquate dans le tank.
La fenêtre des paramètres est plus étroite qu'il n'y paraît. En dessous de 75 degrés Celsius, la libération de l'étiquette devient peu fiable et des fragments d'étiquette subsistent dans la gélule finale. Au-delà de 90 degrés Celsius, avec des concentrations de l'ordre de 2 % et une durée de séjour prolongée, le PET commence à subir une attaque hydrolytique mesurable : sa viscosité intrinsèque diminue, la surface de la gélule devient trouble et la matière perd en valeur pour les applications de transfert entre flacons. La solution optimale consiste à maintenir la température et la concentration au minimum nécessaire pour décrocher l'étiquette de la matière de départ, et à vérifier les paramètres lors d'un essai sur échantillon, plutôt que d'en assumer des valeurs conventionnelles.
Pour l'emballage rigide en PP et HDPE, l'étape équivalente est un lavage à l'aide d'un détergent chaud à 60 à 80 degrés Celsius avec un détergent alcalin au lieu de la caustique concentrée, car l'objectif est d'éliminer les résidus de graisses et de produits, et non d'attaquer les adhésifs, et les polyoléfines ne tolèrent pas également la forte caustique, comme le suggère leur réputation, lorsqu'il s'agit de grades remplis ou pigmentés. Les points de contrôle : température du réservoir par RTD avec interrupteur de chauffage, concentration de la caustique par un transmetteur de conductivité avec dosage automatique, contrôle du niveau, et échange de chaleur entre la vapeur ou l'eau chaude et les parois isolées du réservoir ainsi que le couvercle fermé.
Rinsage et séparation par la densité sur bombois
Après le lavage chaud, le flocon porte des contaminants dissous et en suspension ainsi qu'une substance caustique qui doivent être éliminés avant le séchage. Le rinçage contre-courant en deux ou trois étapes permet cela : de l'eau fraîche ou traitée entre dans le dernier réservoir et chute en arrière, de sorte que le flocon rencontre progressivement de l'eau de plus en plus propre alors que l'eau rencontre de plus en plus de flocons. Le pH du réservoir de rinçage est monitoré et le rinçage final doit ramener le flocon à un état de surface presque neutre.
Les cuves de rinçage effectuent également la séparation par densité. Dans l'eau ordinaire, à une densité d'environ 1,0 g/cm³, le PET à 1,33 à 1,40 g/cm³ descend tandis que le PP à 0,90 à 0,91 et le PE à 0,91 à 0,96浮ent. Une cuve à flotteurs et à chutes, équipée d'une pale à ramassage en surface et d'un rotor au fond pour l'évacuation, permet de séparer régulièrement les deux fractions. Sur une ligne de PET, la fraction flottante correspond au matériau qui recouvre la bouteille et à l'îmage, et est récupérée sous forme de produit secondaire et non discardée. Sur une ligne de matières plastiques, la fraction qui dérive correspond aux impuretés, par exemple sable, verre, morceaux de métal, résidus de PET et produits fortement remplis ou stratifiés.
Deux limites doivent être comprises. Premièrement, PP et PE ne peuvent pas être séparés l'un de l'autre dans l'eau, car ils flottent tous deux. Leur séparation nécessite un milieu à densité modifiée (une solution de sel ou d'alcool ajustée à environ 0,93 à 0,94 g/cm³) ou un tri NIR sur les flocons secs. Deuxièmement, le PVC, dont la densité varie de 1,35 à 1,45 g/cm³, se trouve à un niveau intermédiaire entre PET et PE et donc s'immerge avec celui-ci. La prévention de la contamination par le PVC doit donc être traitée en amont par un tri NIR des bouteilles ou en aval par un tri NIR au niveau des flocons ou par une séparation électrostatique. C'est pour cette raison que le traitement des contrefaçons PVC fait partie du processus de tri et non de celui du lavage, et que le processus utilisant du PET biologique met systématiquement en place un détection des flocons.
Sécherage centrifuge.
Le sécheur centrifuge, un rotor vertical tournant dans une corbeille à grilles perforées, élimine l'eau libre de manière mécanique avant de consommer toute énergie thermique. Le dégelage mécanique coûte environ un ordre de grandeur moins cher par kilogramme d'eau éliminé que le séchage thermique, il est donc à l'intérêt du concepteur de laisser le moins d'eau possible pour l'étape de séchage par l'air chaud. Un centrifugeur configuré correctement fournit 2 à 5 % d'humidité résiduelle pour les plaques rigides et 5 à 12 % pour les films, à une vitesse de rotation du rotor comprise entre 800 et 1 400 tr/min et pour des ouvertures de grille comprises entre 1,5 et 3 millimètres.
Les problèmes les plus fréquents sont d'ordre mécanique et non liés au processus : les vibrations résultant d'une usure inégale des pelles ou d'une accumulation de matière sur un côté du rotor, les dommages aux supports causés par l'intrusion d'eau au-delà des joints usés et l'obstruction des tamis par des particules fines. La surveillance des vibrations dans la porte d'emboitement du rotor, avec une valeur de seuil de déclenchement réglée lors de la mise en service, protège la machine et fournit le premier avertissement d'inégalité.
Séchage thermique et séchage de cristallisation du PET
Le séchage thermique termine le travail entamé par la centrifugeuse. Pour les flocons et le film de polyoléfines, un séchoir à air chaud ou un séchoir à lit fluidisé à une température comprise entre 90 et 130 degrés Celsius, combiné à un séparateur cyclonique et un classificateur d'air en zigzag, permet de réduire la teneur en eau résiduelle à moins de 1%, ce qui est suffisant pour l'alimentation directe d'un extrudeur à granulés équipé d'un déshydratage sous vide.
Le PET destiné à des applications en contact avec les aliments exige plus. La paille doit être cristallisée et séchée à moins de 0,5 % d'humidité, et pour la qualité par bouteilles, la cible est encore plus stricte, généralement inférieure à 0,02 % immédiatement avant l'extrusion. La cristallisation se effectue dans un crystallisateur agité à une température de 160 à 175 degrés Celsius, avec une durée de séjour de 20 à 40 minutes, ce qui augmente suffisamment la cristallinité pour éviter que la paille ne devienne collante et ne s'agglomère dans le boudin de la sécheuse ultérieure. La paille de PET amorphe fournie directement dans une sécheuse chaude sans cristallisation obstrue le boudin, une défaillance que l'on peut parfaitement prévoir et éviter. Lorsque le matériau fini doit répondre aux exigences de décontamination en contact avec les aliments, une polycondensation en état solide peut s’appliquer, sous vide ou sous gaz inerte, à une température comprise entre 200 et 215 degrés Celsius, ce qui augmente simultanément la viscosité intrinsèque vers les niveaux de la matière première et élimine les contaminants volatils résiduels.
Systèmes de refroidissement à air
Un classificateur par air en zigzag est l'étape de nettoyage finale. La flocule sèche descend à travers un flux d'air vertical dans un canal en zigzag. À chaque changement de direction, les particules sont obligées de réentrer dans le flux d'air, de sorte que les contaminants légers – fragments de label, éclats de film, poussière, fibres – sont entraînés vers le haut vers un cyclone, tandis que la flocule solide se déverse. La vitesse de l'air est réglable et doit être ajustée en fonction de la répartition de la taille des flocules : si elle est trop faible, les fragments de label restants restent dans le produit ; si elle est trop élevée, la flocule de qualité se perd dans le cyclone des rejets. Dans une ligne de PE-T, le classement par air est l'étape qui enleve le contenu de label résiduel, à partir de quelques centaines de parts par million jusqu'à des niveaux de chiffres simples.
Un détecteur de métaux final avec un système de gilet de rejet automatique protège la vis de l'extrudeuse et le filtre de fonte. La poudre nettoyée est ensuite transportée vers des silos de stockage, des stations de remplissage de sacs volumineux ou une presse à balayer. Lorsque le lavage et la formation de granules se font dans la même installation, la poudre sèche dépasse souvent le conditionnement et alimenta un silo qui déverse directement dans l'extrudeuse – ce mode de fonctionnement permet d'économiser le plus d'énergie, car la poudre ne se refroidit pas à la température ambiante et ne restitue pas d'humidité atmosphérique.
Itinéraires de lavage spécifiques au matériau et rendements réalistes
Aucune configuration unique ne convient à toutes les matières premières. La séquence des étapes reste globalement la même, mais les paramètres, le nombre de machines par étape et le niveau de traitement de l'eau changent sensiblement selon la matière d'origine. Le tableau ci-dessous résume les six voies que Polyretec configure le plus souvent, avec des chiffres réalistes de contamination, de consommation et de rendement pour chacune.
| Charge d'alimentation. | Contamination de l'entrée | Température de lavage | Dosage des produits chimiques | Eau fraîche. | Rendement | Cibles de propreté du produit fini. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Floc de bouteilles en PET, voie pour denrées alimentaires | 4 à 12 % (étiquettes, capsules, colle, résidus de produits) | Caustique chaud à 75-90 °C, puis rinçage chaud à 60-70 °C | NaOH 0,5-2,0 %, agent tensioactif, antifoamant | 0,8-1,5 m³/tonne | 85-93% | PVC < 5 ppm, PO < 10 ppm, métaux < 5 ppm, humidité < 0,5 % |
| Floc de bouteilles en PET, voie pour fibre | 5-15% | Lavage à chaud à 70-80 °C | NaOH 0,3-1,0 %, détergent | 0,8-1,6 m³/tonne | 86-93% | PVC inférieur à 50 ppm, hydratation inférieure à 1 % |
| Flocons de bouteille en HDPE (lait, détergent, produits cosmétiques) | 6-15 % (étiquettes, colle, résidu de produit) | Detergent chaud à 70-80 °C | Dérivate fondues alcalines, faible causticité | 1.2-2.0 m³/tonnene | 82-90% | Réduction des odeurs, contamination inférieure à 100 ppm, humidité inférieure à 1 %. |
| PP rigide (caisses, bouchons, pièces automobiles) | 5 à 20 % (poussière, huile, papier, inserts métalliques) | Lavage à chaud de 50-70°C | Seule le détergent | 1.2-1.8 m³/tonnene | 80-90% | Métal inférieur à 5 ppm, contamination inférieure à 150 ppm |
| Film LDPE agricole | 30-50 % (sol, sable, humidité, résidus de cultures) | Lavage à chaud de 50-65 °C | Détartrant, dose faible | 2,5-3,0 mètres cubes par tonne | 60-75% | La teneur en cendres est inférieure à 1,5 %, et l'humidité est inférieure à 1 % avant la granulation. |
| Film de conditionnement en PE, après consommation | 10 à 25 % (impression, étiquettes en papier, résidus de produits). | Température de 60-80 °C | Detergent, dose faible | 1,8-2,5 m³/tonne | 65-80% | Ash below 1%, paper fiber below 200 ppm |
| Plastiques rigides mixtes | 10-30% | Lavage à chaud de 50-70°C et séparation par densité | Détergent. | 1,5-2,5 mètres cubes par tonne | 70-85 % par fraction ciblée | Pureté de la fraction supérieure à 95 % en polymères |
Pourquoi le rebut des sacs tissés en PP agricole est difficile à recycler.
La film LDPE agricole mérite une attention particulière car elle définit la limite supérieure de ce qu'une chaîne de lavage doit pouvoir traiter. La film récupérée dans le champ porte 30 à 50 pour cent de son poids brut sous forme de terre, de sable, d'humidité et de résidus de culture. Cette charge minérale est abrasive, elle se dépose rapidement dans chaque citerne et consomme une capacité de traitement de l'eau considérablement supérieure à la quantité de plastique qu'elle transporte. Une chaîne construite pour recevoir de la film industrielle propre et ensuite alimentée en film agricole finira par céder selon un schéma prévisible : les impellers des pompes s'usent, les citernes s'accumulent, les écrans des laveuses à friction s'abîment, la turbidité du circuit d'eau augmente et la pureté des particules diminue.
La configuration correcte utilise une séparation minérale à plusieurs étapes : un broyeur puissant précédé d'un presseur, un long trommel doté d'une grande capacité de projection, un canal de sédimentation des inertes dédié avec extraction continue à l'aide d'une hélice, une séparation à basse pression avant le groupe de friction, et une machine à batteuse ou une unité de prétraitement par cisaillement similaire dans la zone sèche pour les charges de sol les plus importantes. La capacité de traitement des boues doit être calculée en fonction de la charge minérale et non de la production de plastique, car sur une ligne de film d'origine agricole de 1 000 kg/h, le flux de boues peut atteindre la moitié de la masse du flux de produit. Les taux de récupération vont de 60 à 75 %, qui sont normaux et corrects. Tout fournisseur qui annonce un taux de récupération de 90 % pour une film d'origine agricole à 40 % de matières au sol fait référence au contenu de plastique à sec et non au poids des ballots livrés, et cette distinction est d'une importance criante pour l'économie de l'installation.
Pourquoi le PET de qualité alimentaire est le cas le plus exigeant ?
Le PET de qualité alimentaire n'est pas le substrat le plus sale, mais il obéit aux spécifications de sortie les plus strictes. Les limites de contamination s'expriment en ppm (parts per million) plutôt qu'en pourcent, la chimie de lavage possède une fenêtre étroite qui protège la viscosité intrinsèque, et l'ensemble du processus doit être documenté de manière à justifier une évaluation de la sécurité du processus de recyclage compatible avec une chaîne de distribution alimentaire. Cette évaluation suit un chemin défini : le recycleur caractérise le flux d'entrée et son système de collecte, démontre, par des tests spécifiques, qu'il supprime les contaminants substitués à un taux de décontamination défini, et présente la description du processus et les données à l'évaluation effectuée dans le cadre approprié selon la réglementation régionale en vigueur - la procédure de l'EFSA dans l'Union européenne, la procédure de « lettre de non-objection » de la FDA aux États-Unis. La ligne de lavage soutient ce processus en proposant des conditions de traitement constantes et enregistrées, ainsi qu'une spécification des griffes sur lesquelles la phase de décontamination peut s'appuyer.
Traitement de l'eau, émissions et affaire environnementale
Une ligne de lavage en plastique est une technologie écologique uniquement si sa propre empreinte environnementale est conçue avec la même rigueur que la production qu'elle produit. Cela signifie que la station d'épuration n'est pas reliée en second lieu afin de se conformer aux règlements ; il s'agit d'une unité de processus dimensionnée en parallèle avec la ligne de lavage elle-même, qui partage le même système de contrôle et la même philosophie d'instrumentation. Cette section traite des caractéristiques des eaux usées réellement produites par la ligne de lavage, de la phase de traitement qui relie les processus, et des aspects liés à l'air, au bruit et au carbone, pour compléter l'image environnementale.
Quels composés sont contenus dans les eaux usées des lignes de lavage ?
L’effluent d’une ligne de lavage des plastiques est différent des eaux usées municipales et de la plupart des eaux usées industrielles. Il s’agit d’un flux à charge variable dont la composition change selon la matière première. Pour le traiter efficacement, il est essentiel de connaître son contenu. La demande en oxygène chimique varie généralement entre 800 et 5 000 mg/L, en raison des résidus de produits (sucre des boissons, détergent, graisses alimentaires, résidus agricoles) et des détergents ajoutés au cours du processus. La teneur en solides en suspension va de 500 à 8 000 mg/L, déterminée par le sol et le sable de la ligne à film ainsi que par les fibres d’étiquette et les particules de la ligne rigide. La teneur en huile et graisse va de 50 à 500 mg/L dans les flux de conditionnement après utilisation. L’alcalinité est élevée partout où un lave-caustique se renvoie dans le circuit, et le pH à la refoulement du lavage à haute température peut dépasser
Deux propriétés rendent ce flux exigeant. Il est très variable – un chargement de ballots particulièrement souillés peut doubler la charge de solides en l'espace d'une heure – donc la station d'épuration doit disposer d'un tampon d'égalisation capable de supporter un débit de quatre à huit heures au moins. De plus, il contient à la fois des matières organiques rapidement biodégradables et des solides minéraux inertes, ce qui signifie qu'aucune installation purement physique ni purement biologique n'est suffisante pourvue seule.
La chaîne de traitement
La chaîne standard d'une installation de lavage en circuit fermé s'articule comme suit, et chaque étape existe pour protéger l'étape suivante.
Séparation grossière et fine.Les écrans à barres de 5 à 10 millimètres, suivis d'écrans à tambour rotatif ou à baguettes métalliques de 0,5 à 1 millimètre, éliminent les fragments d'étiquettes, les bavures de film et les fibres avant qu'elles n'enveloppent les palettes de la pompe ou obturent les médias en aval. Les écrans sont dégelés et traités comme des déchets solides.
Égalisation.Un réservoir tampon d'une durée de four à huit heures de distribution permet de maintenir des pics fluides en matière hydraulique et de charge, et de mélanger les effluents de lavé chaud riches en caustique avec l'eau de rinçage pratiquement neutre, ainsi que d'assurer un niveau constant pour l'étape de correction du pH. Ce mélange lent empêche les solides de s'installer dans le réservoir tampon.
Flottation à air dissous.De l'eau saturée en atmosphères à une pression de 4 à 6 bar est dispersée dans la cellule de flottation, où les microbulles de 30 à 100 micromètres se fixent aux gouttes d'huile, aux solides à faible densité et aux fines polymères, les transportant vers la surface pour permettre enlever les particules. La flottation de l'air dissous est la solution centrale du traitement de la ligne de lavage : elle élimine 60 à 85 pour cent des substances dissoutes, la majeure partie de l'huile libérée et la grande majorité des fines polymères en un seul et même équipement compact. L'ajout d'un coagulant, comme un sel d'aluminium ou de fer inorganique, et d'un très faible dosage d'un floculant polymérique améliore sensiblement le rendement de captation.
Coagulation et sédimentation.Pour les flux présentant une forte charge de minéraux, un train de coagulation et de floculation suivi d'un clarificateur à lamelles ou d'un bassin de décantation conventionnel permet d'enlever la fraction dense que la flottation laisse derrière elle. Les boues d'affluent sont pompées jusqu'à épandage.
Intoxication par la biomasseUn processus à boue activée anoxique-oxique (A/O) ou un bioreacteur à membranes réduit la demande en oxygène chimique de 80 à 95 %. Un bioreacteur à membranes est le choix plus judicieux lorsque l'eau traitée est retournée sur une procédure de lavage par contact ou de rinçage finale, car il produit un effluent pratiquement exempt de matières solides en suspension et ne dépend pas de la stabilité de la boue. Le traitement biologique est l'endroit où la méthode autrichienne à faible consommation de produits chimiques fait la preuve de ses avantages : une charge organique modérée avec un taux de sel et de surfactant limités permet une bonne santé de la biomasse, tandis qu'une ligne conventionnelle fortement dosée empoisonne fréquemment sa propre biologie et invoque ensuite la station d'épuration comme responsable des problèmes.
Polissage.La filtration à base de sable multmédia élimine la turbidité résiduelle, et le charbon actif adsorbant les corps colorés et les substances organiques dissoutes résiduelles, ce qui est important pour le rinçage final, car l'eau réutilisée contenant de la couleur va tâcher les floculaires clairs. Là où l’installation restitue l’eau à une ligne PET de qualité alimentaire, un cartouche supplémentaire ou une barrière d’ultrafiltration est de règle.
Retour et ravitaillement.L'eau polie retourne dans le tampon du procédé. La nouvelle eau est fournie à un rythme défini par les pertes évoquées ci-dessus, et un transmetteur de conductance sur le tampon prévient que les sels dissous ne s'accumulent pas au-delà du niveau au-dessus duquel ils affectent la qualité de la surface des paillettes — et c'est la raison pour laquelle aucun circuit ne fonctionne à 100 % de recirculation.
Gestion des boues.Flottaison : flottation, clarification de l'effluent et épuration excessive des boues biologiques sont épandues et déhydrousées par presse à vis, presse à bande ou presse à filtre chambre pour atteindre une teneur de 25 à 40 % en solides secs. Les boues provenant des lignes de pelliculage sont pour la plupart minérales et sont généralement éliminées comme déchets inertes ; les boues provenant des lignes de conditionnement des aliments contiennent davantage de matières organiques et sont traitées en conséquence. Le rendement de la déhydrogénation influence directement la demande en eau potable, car chaque point de moisissure restant dans la pâte est de l'eau qui quitte le circuit.
| Fleuve d'eau | Ligne de floc de bouteilles en PET | Ligne de film PP/PE | Notes |
|---|---|---|---|
| TOTAL du flux circulant | 28-38 m³/h | 32-45 m³/h | Somme des sorties divisée par les entrées, objectif de 98 % ou plus. |
| Eau évacuée avec copeaux humides | 0,35-0,55 m³/h | 0,60 à 0,95 m³/h | Avant la récupération du désoeillage par centrifugation |
| Eau perdue avec la bouillonnage déperlant | 0,20-0,40 m³/h | 0,80 à 1,50 m³/h | La charge minérale domine sur les lignes de film. |
| Évaporation des cuves chaudes | 0,25-0,45 m³/h | 0,10-0,25 m³/h | Réduire de 50 à 70 % grâce aux couvertures isolées. |
| Remplissage d'eau fraîche | 0,9 à 1,4 m³/h | 1,6 à 2,6 mètres cubes par heure | Est égal à la somme des pertes totales à l’état stable. |
| Taux de recirculation | 94-97% | 88-93% | De la circulation totale |
| Eau fraîche par tonne d'entrée | 0,9 à 1,4 m³/tonne | 1,6 à 2,6 mètres cubes par tonne | À la puissance nominale |
| Production de boues cultivables | 25-60 kg/h. | 150 à 450 kg/h | À 30% de solides secs ; film agricole à haut degré de fabrication. |
Émissions atmosphériques, odeur et ventilation
Trois flux d'air nécessitent une attention particulière sur une chaîne de lavage. La section de lavage à chaud produit de la vapeur d'eau chargée en aérosol de produit de lessivage et, dans le cas où on utilise du caustique, un nuage alcalin. Des réservoirs hermétiques avec extraction locale acheminée vers un scrubber humide atteignent cet objectif ; le scrubber condense la vapeur, neutralise la projection alcaline et ramène le condensat au circuit d'eau plutôt qu'à l'atmosphère, ce qui permet de récupérer à la fois l'eau et la chaleur.
La section de séchage libère des composés organiques volatiles des résidus du produit, des encres d'impression et des résidus d'adhésifs, en particulier sur le film post-consommation et les récipients en PEHD contenant des produits domestiques aromatisés. Lorsque les limites locales exigent un traitement, l'adsorption sur carbone activé est la solution habituelle pour les charges modérées, la régénération thermale s'appliquant aux flux à haute concentration. L'échappement du sècheur contient aussi de la poussière et de fines particules légères, qui sont captées par un cyclone et un filtre à sac avant l'étape de traitement.
L'odeur est une question de conception de l'installation plutôt que de réduction. Le stockage de ballots, le stockage des matières liquides et le réservoir d'amortissement constituent les trois principales sources d'odeurs. Tous ces éléments sont gérés par une enceinte, en ne stockant pas de matières humides plus longtemps que nécessaire et en maintenant des conditions aérobies dans le tampon. Un biofiltre ou une épuratrice chimique sur l'extraction combinée de ces zones contrôle les résidus.
Bruit et poussière
Les broyeurs, les concasseurs, les sécheurs centrifugaux et les ventilateurs sont les sources de bruit qui déterminent si une installation peut maintenir un niveau inférieur à 85 dB(A) chez l'opérateur. Les mesures pratiques sont bien établies : des enclos acoustiques sur le concasseur avec une perte d'insertion de 20 à 30 dB, des fixations anti-vibrations et des connexions flexibles sur le centrifugeur, des silencieux sur les prises d'air du ventilateur et les évacuations du sécheur, et un couchage sur les conduits à forte vitesse. La position compte autant que l'équipement : placer la chambre du ventilateur et la centrale de séchage loin des allées des opérateurs et de la salle de contrôle ne coûte rien au stade de la conception.
La poussière est contrôlée à la source. La broyage à l'eau élimine la principale source de poussière sèche. Les sections restantes, qui sont à sec (transport des godets, classification par l'air, remplissage du silo), sont traitées par transport pneumatique clos, avec séparation par cyclone et par filtre, et par extraction de la poussière lors des points de transfert. Le maniement de la couche transparente nécessite une attention particulière, compte tenu du caractère inflammable de la poussière de polyoléfiné fin ; le conduit d'extraction doit être conçu pour assurer une vitesse de transport suffisante et une protection antiexplosion appropriée à la concentration de poussière.
Le point de vue du Carbon Footprint
L'argument environnemental en faveur du recyclage mécanique repose sur une comparaison simple : la production d'un kilogramme de résine recyclée à partir de matériau post-consommation lavé nécessite une fraction de l'énergie primaire et génère une fraction des émissions de gaz à effet de serre de la production d'un kilogramme de résine brute à partir de matière première. Pour le PET, les évaluations du cycle de vie publiées plaquent toujours la résine recyclée à environ un tiers à la moitié du besoin cumulé en énergie de la résine vierge, avec des réductions d'émissions de gaz à effet de serre régulièrement rapportées dans la bande de 50 à 70% par kilogramme, selon les limites du système, le mélange du réseau électrique et les distances de transport. Les polyoléfines présentent des avantages à profil similaire, avec des réductions régulièrement comprises entre 40 et 70%.
Dans le cadre de ces avantages globaux, la contribution de la ligne de lavage est importante mais non dominante : elle représente généralement une fraction modérée de l'empreinte totale de la résine recyclée, le reste étant assuré par la collecte, le transport et la fabrication de pellets. C'est précisément pourquoi la différence entre 0,15 et 0,35 kWh par kilogramme d'énergie spécifique compte : il s'agit d'une part contrôlable d'une empreinte qui est déjà favorable, et c'est la part pour laquelle le fournisseur d'équipement est directement responsable. Une ligne qui réduit de moitié son intensité d'énergie et d'eau ne permet pas seulement de réduire les coûts d'exploitation : elle améliore de façon mesurable le profil carbonique de chaque tonne de résine recyclée que l'usine vend, ce qui devient toujours plus une exigence contractuelle plutôt qu'un argument commercial, lorsque l'acheteur est un propriétaire de marque ayant des engagements publics en matière de teneur en matières recyclées.
Le cadre de conformité
Les usines de recyclage fonctionnent dans un cadre de conformité qui s'est considérablement strictifié au cours de la dernière décennie, et la spécification des équipements doit prendre en compte cette réalité plutôt que d'y réagir.
ISO 14001fournit la structure du système de gestion environnementale que la plupart des usines adoptent : aspects et impacts documentés, objectifs quantifiables en matière d'eau, d'énergie et de déchets, procédures de contrôle opérationnel et vérification interne. Une ligne de lavage avec un enregistrement continu des paramètres d'eau, d'énergie et de processus par un PLC fournit le niveau de mesure nécessaire à un système ISO 14001, ce qui transforme une procédure de documentation chargée en un sous-produit des opérations courantes.
La directive de l’UE sur les plastiques à usage uniqueet les règles relatives aux emballages comprennent des exigences en matière de contenu recyclé obligatoires pour les bouteilles de boissons, ainsi que des cibles de collecte séparée. La conséquence pratique pour un recycleur est de l'ordre de la demande : le rPET de qualité alimentaire est la fraction pour laquelle il y a une véritable demande, et une ligne de lavage conçue uniquement pour fournir de la fibre est exposée à un marché défaillant. Quelque soit la conception de l'installation réalisée aujourd'hui, il est indispensable de réserver la disposition et la capacité d'utilisation pour une mise à niveau du rPET de qualité alimentaire, même si la première phase est de qualité de fibre.
Évaluation des contacts alimentairespour les matériaux recyclés qui suivent une route basée sur le processus. Dans l'Union européenne, le processus de recyclage lui-même est évalué pour son efficacité de décontamination et le flux d'entrée doit provenir principalement d'un circuit de collecte fermé et contrôlé ; l'EFSA effectu la évaluation scientifique et les processus sont autorisés individuellement. Aux États-Unis, la FDA examine les demandes de processus et émett des lettres de non-objection fondées sur les données des essais de référence et les estimations de l'exposition alimentaire. Dans les deux systèmes, la ligne de lavage contribue en fournissant les conditions documentées et reproductibles en amont sur lesquelles dépend la étape de décontamination : température de lavage, concentration de caustique, durée de séjour et spécification du granulat pour chaque série de production.
GRS, le Global Recycled Standard,La certification est la plus souvent demandée lorsque des tolérances recyclées ou granulées sont intégrées dans les chaînes de valeur des textiles et des biens de consommation. Ses exigences reviennent à quatre groupes : une certification de la source des matières recyclées accompagnée d'une documentation complète sur la chaîne de fournisseurs, des critères sociaux couvrant les conditions de travail, des critères environnementaux concernant les effluents et la gestion des produits chimiques sur le site de traitement et des restrictions sur les substances utilisées lors du traitement. Pour une usine de blanchisserie, ce sont les critères environnementaux et les restrictions sur les produits chimiques qui influent directement sur l'équipement : un système d'eau en circuit fermé documenté avec une station d'épuration conforme et un stock de produits chimiques limité et maîtrisé simplifient le processus d'audit, tandis qu'un circuit fermé avec un dosage de produits chimiques dans des tambours rend la tâche beaucoup plus ardue.
Les configurations et spécifications des lignes de lavage Polyretec.
Polyretec fabrique des lignes de lavage dans deux familles principales et une famille de granulés assortis, tous conçus selon l'architecture de circuit fermé décrite ci-dessus. Les configurations ci-dessous constituent les véritables gammes de produits, assorties des bandes de spécifications qui s'appliquent aux différentes commandes. Chaque ligne est dimensionnée en fonction de la matière première réelle du client et non selon un numéro de catalogue. Les tableaux indiquent l'enveloppe de paramètres dans lesquels cette dimensionnement peut se faire.
La ligne de nettoyage de bouteilles PET de qualité alimentaire, de 500 à 6 000 kg/h
Il s'agit de la configuration phare, conçue pour les bouteilles de PET post-consommation emballées, et proposée en différentes configurations de capacité, variant de 500 à 6 000 kg/h. La ligne est offerte en différentes versions de granulés, cette distinction étant importante : la même capacité nominale peut être configurée pour offrir des granulés destinés à la fabrication de fibres, à la fabrication de feuilles et de bandes de fixation, ou pour toute l'orientation de fabrication alimentaire, avec lavage à chaud avec caustique, rinçage à chaud prolongé, tri NIR en niveau de granulés, tri à l'air et séchage de cristallisation. La spécification du type de granulés au stade de conception détermine le nombre de bassins, la capacité de chauffage, la dimensionnement du traitement de l'eau et le niveau d'instrumentation, et il est beaucoup plus économique de spécifier le type de granulés le plus élevé à l'étape de spécification que de réadapter une ligne destinée à un type inférieur.
La séquence du processus est la suivante : ouverture des briques, tri préalimentaire manuel et par NIR, bande magnétique de surbandage, broyeure humide, trommelle de pré-lavage avec évacuation des gravettes, premier groupe de lavage à friction, lavage à chaud avec caustique, deuxième groupe de lavage à friction, rinçage à chaud en contre-courant. triage par éjection et remous, rinçage final, délassage par centrifugation, séchage thermique, séchage par cristallisation pour la catégorie alimentaire, classification par air en zigzag, détection des flocons par NIR et détection des métaux, stockage dans des silos ou dans des gros sacs.
| Paramètre | 38 g/cm3, PE/PP | 38 g/cm3, PE/PP | 90 à | 96, >99 % | 90 à |
|---|---|---|---|---|---|
| Capacité nominale (paille nettoyée) | 500 kg/h | 1 000 kg/h | 2 000 kg/h | 3 000 kg/h | 6 000 kg/h |
| Puissance installée (section de lavage) | 110-140 kW | 180 à 240 kW | 320-420 kW | 450 à 580 kW | 850-1 100 kW |
| Puissance installée (séparation, séchage et cristallisation) | 60-90 kW | 110-150 kW | 190-260 kW | 270-360 kW | 500-680 kW |
| Energie spécifique, filière de qualité alimentaire | 0,15-0,22 kWh/kg y compris séchage et cristallisation | ||||
| Flux d'eau en circulation | 16-22 m³/h | 28-38 m³/h | 50-70 m³/h | 72-98 m³/h | 140-190 m³/h |
| Remplissage d'eau fraîche | 0,5-0,8 m³/h | 0,9 à 1,4 m³/h | 1,7 à 2,7 mètres cubes par heure | 2,5-4,0 mètres cubes par heure | 5,0-8,0 m³/h |
| Requête en vapeur ou en huile thermique (lavage à chaud). | 0,4 à 0,7 t/h | 0,7 - 1,2 t/h | 1,3-2,2 t/h | 1,9-3,1 t/h | 3,6-6,0 t/h |
| Étapes du processus | 14-18 en fonction du modèle de granulés | ||||
| Emprise indicative (laveuse plus séchoir) | 28 × 9 m | 10. 36 × 11 mètres. | 45 × 13 m | 2. 55 × 15 m. | 75 × 18 m |
| Humidité résiduelle après centrifugation | 2-5% | ||||
| Moisissure résiduelle après séchage | Inférieur à 0,5 % ; inférieur à 0,02 % après l'option de polycondensation en phase solide | ||||
| Nombre d'opérateurs par poste. | 3-4 | 4-5 | 5-6 | 6-7 | 8-10 |
| Intervalle de température de fusion adapté. | Bouteilles PET post-consommation, plats en PET et feuilles thermoformées avec tri adapté, bordures de palettes en PET | ||||
Chaîne de broyage et de lavage de matières plastiques souples en PP/PE - 500 à 1 500 kg/h
La chaîne de plastiques souples traite le côté du film de l'industrie : film agricole en LDPE, film d'emballage en PE, sacs tissés et de rafia, ainsi que la fraction souple générale provenant des déchets après consommation. Il s'agit d'un appareil différent de la chaîne PET en tout point fondamental : vitesses des laveuses plus basses, plus d'étapes de séparation avant le groupe de lavage, capacité de traitement des boues bien plus importante et une section de compression et de séchage thermique dimensionnée pour le fort taux d'humidité du film.
La configuration de référence de cette famille est le PTW1000, une ligne de lavage des films PP/PE entièrement automatisée à une capacité nominale de 1 000 kg/h, qui a été livrée pour les projets de films post-consommation et post-industriels à l'échelle internationale. La ligne intègre un shredder robuste adapté aux charges ballotées et encombrantes, un essorage humide, un tambour long avec une large capacité de pulvérisation, une pré-séparation par désoeuvrement, un groupe frictionnel et de rinçage à plusieurs étapes, un lavage à chaud lorsque les résidus imprimés et de produit le justifient, un essorage mécanique et un séchage thermique. Un pelletage en une seule étape est disponible en option intégrée, dans lequel les flocons de film séchés entrent directement dans une unité d'extrusion et de pelletage sans stockage intermédiaire, ce qui permet d'économiser non seulement l'énergie nécessaire au re-manutention mais également l'espace que prendrait un tampon intermédiaire pour les flocons.
| Paramètre | PTW500 | PTW1000 | PTW1500 |
|---|---|---|---|
| Capacité nominale (paille de film nettoyé) | 500 kg/h | 1 000 kg/h | 1 500 kg/h |
| Puissance installée (section de lavage) | 130 à 170 kW | 220-290 kW | 320-410 kW |
| Puissance installée (section de séchage) | 70-100 kW | 130 à 180 kW | 190-260 kW |
| Énergie spécifique | 0,18-0,25 kWh/kg en fonction de la charge du sol et de l'objectif de séchage. | ||
| Flux d'eau en circulation | 18 à 26 m³/h | 32-45 m³/h | 6. 48-66 m³/h. |
| Remplissage d'eau fraîche | 0,9 à 1,4 m³/h | 1,6 à 2,6 mètres cubes par heure | 7 |
| Production de boues cultivables | 80-100 kg/h | 150 à 450 kg/h | 230-680 kg/h |
| Étapes du processus | 11-14 | 12-16 | 13-17 |
| Emprise indicative | 30 × 10 m | 40 × 12 m | 50 × 14 mètres |
| Moisissure résiduelle après extracteur | 8-14% | ||
| Moisissure résiduelle après séchage thermique | Moins de 1 %, moins de 0,5 % avec séchoir prolongé pour la granulisation directe. | ||
| Vitesse du tamis de friction | 700-900 tr/min, 2-3 appareils en série | ||
| Liste des équipements principaux | Ouvreur de bales, broyeur à haute résistance, magnétique de l'overbanding, concasseur à trajet humide, gratte, canal de filtration par gorgées, bassin de flottage, batteur (option pour les sols lourds), billettes de friction, bassin de lavage à chaud, bassins de lavage contre courant, squeuse mécanique, sécheur en ligne thermale, classificateur ondulé-cyclonique, détecteur de métal, silo ou station de sacage. | ||
| Intervalle de température de fusion adapté. | Film LDPE agricole, film PET pour emballage, sacs tissés en PP et à base de raffia, chiffon non tissé PP avec tri adapté | ||
Ligne de broyage de nouvelle génération
La troisième famille complète l'installation. La ligne de granulés de nouvelle génération est conçue pour les films en LDPE à paroi mince et pour le recyclat en PE et en PP à paroi épaisse, avec une conception robuste spécialement adaptée aux déchets post-consommation plutôt qu'au recyclat industriel propre. Cette distinction est importante : le matériau post-consommation présente une densité volumique variable, une teneur en humidité résiduelle et une contamination résiduelle, et une ligne de granulés conçue pour le recyclat propre verra sa charge décoller, dégage mal et obstruer son filtre de fusion dans les heures qui suivent. La ligne de nouvelle génération répond à ces besoins avec un système de force-feeding et de comprimaison adapté à des films à densité volumique faible, une capacité de dégazage généreuse pour l'humidité résiduelle et les composés volatiles, ainsi qu'un système de filtration continue ou par retour de la fusion afin que les changements de filtres ne perturbent pas la production.
| Matériau d'entrée | Densité de volume. | Bande typique de débit | Exigences en matière de dégazage | Filtration de la fonte | Méthode de granulage |
|---|---|---|---|---|---|
| Filme agricole lavé en copeaux de LDPE | 0,03-0,06 g/cm³ | 300 à 800 kg/h | Dégazage sous vide double | Backflush continu, 100-150 µm | Coupe à charnière à eau pour découpe à chaud |
| Flocons de film d'emballage en PE lavé | 0,04-0,08 g/cm³ | 400 à 1 000 kg/h | Vacuum unique ou double | Backflush continu, 80-120 µm | Coquage par anneau d'eau ou de lacet de granulés |
| Flocons rigides en HDPE/PP recyclés | 0,25-0,40 g/cm³ | 600 à 1 500 kg/h | Vacuum unique | Alimentateur de tamis piston, 60-100 µm | Pelletisation en colonne ou sous l'eau |
| PP tissé lavé et rafia lavé. | 0,05-0,12 g/cm³ | 350-900 kg/h | Vidage sous vide double | Backflush continu, 100-150 µm | Coupe à charnière à eau pour découpe à chaud |
| Cône de PET lavé jusqu’à l’état de feuilles ou de sacs | 0,30-0,45 mm | 500 à 1 500 kg/h | Vacuum élevé, alimentation pré-séchée | Continu : 40-80 µm | Sous-marine ou brin avec cristaliseur |
Domaines d'application
Les installations Polyretec remplissent deux fonctions commerciales clairement définies par l'usine. La première consiste à produire des produits en plastique : convertir les déchets plastiques en copeaux, granulés ou blocs réutilisables qui sont directement réintroduits dans la production d'échafaudage, de plaques et de feuilles, de boîtes injectées et d'objets pour la maison, de composites pour tuyaux et profilés, de sacs tendeurs, de produits en fibres et non tissés, et d'applications de remplissage de flacons en flacons, lorsque les normes relatives à la qualité alimentaire sont appliquées. La seconde consiste à utiliser des ressources renouvelables : réduire la dépendance d'un fabricant aux matières premières primaires en polymères, ce qui représente une priorité environnementale et une source de sécurité d'approvisionnement pour les transformateurs exposés aux fluctuations des prix des résines et aux exigences en matière de teneur en recyclat.
En pratique, cela correspond à un petit nombre de types de plantes récurrents : des plantes de rPET bouteille à bouteille fournissant les propriétaires de marques de boissons, dans lesquelles la qualité alimentaire de la production et le contrôle documentaire du processus sont non négociables ; des plantes de fibres fournissant les producteurs de textiles et de non-tissés à partir de copeaux de PET ; des recycleurs de films agricoles, généralement des opérations régionales dont la disponibilité saisonnière de la matière première connaît des pic et qui présentent des charges solides élevées ; des recycleurs de films post-consommation produisant des granulés pour sacs de collecte, films de construction et emballages industriels ; des recycleurs d'emballages rigides exploitant les contenants HDPE et PP destinés à la consommation de ménages et à l'industrie. Les installations d'autorecyclage dans les usines de grandes dimensions, où la ligne de lavage traite les rebuts de la production de l'installation et les remettent dans le même processus. Polyretec a réalisé plus de 100 projets dans ces catégories dans plus de 50 pays, y compris des systèmes de granulation de film LDPE pour les sacs imprimés et le film, le recyclage de non-tissés en PP et de gants en élastomère, ainsi que des installations entièrement automatisées de lavage de film PP/PE.
Guide de sélection : Adapter la matière d'alimentation au modèle de ligne
La sélection de la ligne est guidée par quatre variables : la matière de départ, la saleté de celle-ci, la quantité à traiter par heure et le degré d'oxydation de la matière sortante. En respectant ces quatre paramètres, la configuration est presque déterminée. Le tableau ci-dessous relie les combinaisons courantes à une configuration recommandée de Polyretec.
| Matériau d'entrée | Niveau de contamination. | Classe du produit cible | Exigence en matière de débit | Configuration recommandée |
|---|---|---|---|---|
| Bacs contenant des bouteilles PET post-consommation | 4-12% | De qualité alimentaire, de bouteille à bouteille | 1 000 à 3 000 kg/h | Ligne de lavage de bouteilles en PET de qualité alimentaire, de PET 1000 à PET 3000, conception en copeaux de qualité alimentaire avec lavage à l'aide de caustique chaude, analyse NIR des copeaux, séchoir à cristallisation, option de polycondensation d'état solide |
| Bacs contenant des bouteilles PET post-consommation | 5-15% | Qualité des fibres et de la bandoulière. | 500-2 000 kg/h | Ligne de lavage de bouteilles en PET de qualité alimentaire, conçue pour le PET de 500 à 2000, avec un nombre réduit d'étapes de lavage à chaud et un séchage thermique standard |
| Bacs contenant des bouteilles PET post-consommation | 4-10% | De qualité alimentaire, à grande échelle | 4 000 à 6 000 kg/h | Ligne PET 6000 avec deux canaux d'alimentation et de tri parallèles, usine de traitement de l'eau de haute capacité, package d'instrumentation complet |
| Film LDPE agricole | 30-50 % de sol | Granulés pour les films et les sacs. | 500 à 1 000 kg/h | PTW500 ou PTW1000 avec déchiqueteur robuste, tambour étendu, canal de gravier, machine à ameublir, traitement de boues de grande taille, ainsi qu'une ligne de granulage de nouvelle génération avec double désaturation sous vide |
| Film de conditionnement en PE, après consommation | 10-25% | Granulés pour la conception et l'industrialisation de films. | De 800 à 1500 kg/h | PTW1000 ou PTW1500 avec groupe de lavage à chaud, friction à plusieurs étapes, séchage thermique, option de pelliculage à une étape intégrée |
| Sacs tissés en PP et rafia | 8-20% | Granulé pour injection et réextrusion | 500 à 1 000 kg/h | PTW500 ou PTW1000 avec système de déchiquetage adapté et groupe de friction, séparation par flottation, ligne de granulage de nouvelle génération avec coupure par anneau à eau |
| Bouteilles en HDPE (lait, agents de nettoyage, produits de soins personnels) | 6-15% | Boucle pour le moulage par soufflage par extrusion et la fabrication de tuyaux. | 1 000 à 2 000 kg/h | Configuration de lavage rigide avec lavage à détergent chaud, groupe à friction double, tamis flottant, séchage thermique et package de sécheuse à réduction des odeurs. |
| Caisses rigides PP et pièces automobiles | 5-20% | Recyclage ou pointes pour la moulage | 1 000 à 2 000 kg/h | Configuration de lavage rigide avec un shredder lourd, lavage à détergent chaud, paquet de séparation des métaux, alimentation directe pour la granulométrie. |
| Plastiques rigides mixtes, post-consommation | 10-30% | Séparer des fractions de polyoléfines de 95 % de pureté ou plus | 1 000 à 2 000 kg/h | Configuration de lavage rigide avec un groupe de séparation étendu : Tri pré-NIR, tamis flottant, étape de séparation avec ajustement de la densité, NIR des flocons après séchage. |
| Déchets de film RLSD propre | Inférieur à 5 % | Granulé pour le même processus | 300 à 800 kg/h | PTW500 à une réduction de stades avec lavage et rincage uniquement par friction, aucun groupe de lavage à haute température, plus ligne de granulation de nouvelle génération ; configuration la plus faible en eau et en énergie |
Trois questions qui changent la réponse
Le flux de matières premières est-il stable en composition ?Une installation ayant une seule matière première contractée peut être optimisée étroitement autour de celle-ci. Une installation achetant sur le marché libre doit être configurée en fonction du pire scénario qu'elle acceptera, avec des vitesses des filets à friction réglables, des points d'echauffe réglables et une capacité de traitement des slaughters pour les ballots les plus sales qu'elle verra jamais. Faire trop peu de réserves en ce qui concerne la flexibilité est la source la plus fréquente de déception la première année d'exploitation.
La demande de qualité de sortie augmentera-t-elle ?Si il existe une perspective de passer du PET de qualité fibre à du PET de qualité alimentaire dans les prochaines années, la répartition, la capacité de traitement de l'eau et les connexions utiles doivent être dimensionnées pour cette étape dès maintenant. Le coût incremental au stade de la conception est faible ; le coût de la conversion d'un groupe caustique chaud et de sa capacité de traitement associée dans une usine déjà en fonctionnement est élevé.
D’où provient l'eau et où peut-elle se rendre ?Un site avec une disponibilité en eau fraîche limitée ou une autorisation d'évacuation stricte nécessite une installation de traitement de plus haute qualité et un circuit fermé plus strict, et cette décision se traduit par une dimensionnement des tanques, une instrumentation et une récupération de chaleur plus poussés. Un site avec une abondance d'eau et une connexion municipale peut exploiter un circuit plus simple, mais il faut toujours évaluer l'ensemble du circuit fermé, car la différence de coût d'exploitation favorise en général la recirculation, quelles que soient les disponibilités en eau, une fois que l'énergie de chauffage est prise en compte.
Dépannage et maintenance préventive
Une ligne de lavage fonctionne en continu dans un environnement humide et abrasif, et sa fiabilité dépend plus que toute autre chose d’une maintenance préventive rigoureuse que de la qualité des différents composants. Les pannes suivantes représentent la grande majorité des arrêts inopinés, et la quasi-totalité d’entre elles se manifestent dans les données de processus avant de stopper la ligne.
| Symptôme. | Causes profondes probables | Vérifications du diagnostic | Mesures correctives et préventives |
|---|---|---|---|
| Blocage de la roue de friction, augmentation du courant du moteur | Suralimentation ; supplément en eau insuffisant ; perforations des grilles bouchées par les fines ; pelles usées réduisant le transport axial ; copeaux trop gros ou ayant des chanfreins provenant du broyeur. | Comparer la tendance actuelle à la ligne de base ; vérifier le débit d'eau à l'entrée ; inspecter le tamis en partant de la face propre ; mesurer la marge de la pointe de la pale ; vérifier l'état du tamis du broyeur. | Réduire le taux d'alimentation à la valeur nominale ; rétablir l'écoulement d'eau ; nettoyer ou remplacer l'écran ; remplacer les pâles lorsque leur usure atteint la limite définie ; corriger l'espacement des lames du broyeur et de l'écran. Régler une alarme de courant à 15 % au-dessus de la valeur de référence afin que l'opérateur intervienne avant que la machine ne s'emballe en vrac. |
| Vibrations du séchoir centrifuge au-dessus de la limite | Usure inéguitable de la pale ou de la lame ; accumulation de matière sur un côté du rotor ; usure des roulements ; boulons de fondation desserrés ; écran partiellement aveugle entraînant une décharge inégale. | Mesurez la vibration dans la gaine du roulement, dans trois axes ; inspectez le rotor pour vérifier si il est tarnisé ; vérifiez la température et le bruit des roulements ; vérifiez le couple de fixation. | Arrêter et nettoyer le rotor ; remplacer les lames usées comme un ensemble, et jamais individuellement ; remplacer les paliers et les joints selon le calendrier ; remonter la base. Installer un capteur de vibrations et consigner l'évolution plutôt que de vous fier à la perception de l'opérateur. |
| Calcaire dans la cuve de lavage à chaud et perte de transfert de chaleur | L'eau de dépigmentation se précipite en carbonate à haute température ; la caustique réagit avec le calcium et le magnésium ; le décharge недостаi | Inspectez la surface d'échange thermique ; surveillez le temps nécessaire pour atteindre la température de consigne ; mesurez la dureté de l'eau de remplissage ; suivez l'évolution de la conductivité dans le bassin. | Adoucir ou déminéraliser partiellement l'eau de recyclage ; programmer le décalcage acide de la surface d'échanges ; respecter un programme de clairissage défini ; garder le réservoir couvert afin de limiter la concentration par évaporation |
| Propreté des flocons se détériorant avec des paramètres de procédé stables | Dégradation de la qualité du circuit d'eau ; station de traitement sous-performante ; turbidité croissante de l'eau de rinçage ; accumulation de sels dissous ; blocage du tamis situé en amont du traitement | Mesurez la turbidité et la conductivité à l'entrée du réservoir d'essorage ; vérifiez les taux de débobage par flottation et d'élimination de boue ; vérifiez le dosage du coagulant et du floculant ; inspectez les grilles fines. | Rétablir les performances du traitement avant de modifier les paramètres de lavage ; augmenter le niveau de renversement pour réinitialiser la conductivité ; nettoyer ou remplacer les écrans. Traiter la qualité de l'eau comme le premier suspect chaque fois que la propreté varie sans changement dans le processus. |
| Égratignures à la lame de la briseuse et détérioration des bords | Métal ou solide étranger atteignant le rotor ; écart entre les lames de coupe trop faible en raison de l'expansion thermique qui permet le contact ; matériau ou la dureté des lames de coupe inadaptés à un alimentation abrasive ; boulons des lames de coupe relâchés | Inspecter le taux de capture magnétique et par courants d'Eddie ; vérifier la distance entre les lamelles avec un gauge de sensation à l'état froid et après le réchauffement ; vérifier la qualité du tri du fourré ; consulter les registres de couple du boulon. | Renforcez le tri préalimentaire et la séparation magnétique ; remettez l'écart à la bande de 0,3 à 0,8 mm ; sélectionnez une grainede couteau appropriée à la charge abrasive ; serrez les vis conformément aux spécifications à chaque changement. |
| Cavitation de la pompe, bruit et perte de charge | La ligne d'aspiration est partiellement bloquée par des fines ou des boues ; la différence de niveau d'aspiration est trop élevée ; la température du fluide est trop élevée, ce qui réduit la tête d'aspiration positive nette disponible ; l'hélice est usée par la poussière abrasive. | Écouter pour repérer un bruit caractéristique de gravier ; mesurer la pression d'aspiration ; comparer la hauteur de chute livrée avec la courbe de la pompe ; inspecter l'aubrage et le trimmer. | Filtres d'aspiration clairs ; abaissement de la hauteur de la ligne d'aspiration ou augmentation du niveau du réservoir ; amélioration de l'élimination des pierres en amont ; installation de turbines en acier résistant à l'abrasion dans les postes à forte concentration de pierres ; vérification que le point d'opération se situe près du meilleur rendement et non de la limitation de débit. |
| Trommel ou tamis de laveur à friction. | Accumulation de fines et de fibres ; couverture de pulvérisation insuffisante ; ouverture incorecte pour le matériau ; résidu organique collant sur les lignes de films. | Inspectez d'un côté puis de l'autre ; vérifiez l'état de la buse de pulvérisation et la pression ; évaluez la répartition des dimensions des flocons par rapport aux ouvertures. | Rétablir la couverture et la pression de pulvérisation ; installer des brosses anti-blanchissage ou des barreaux de nettoyage à haute pression ; modifier la taille de l'ouverture pour la distribution des particules ; effectuer le nettoyage sur cycle programmé et non en cas de défaillance ; |
| Produit de boues dans l'étape de traitement biologique | Croissance filamentaire résultant d'un déséquilibre nutritif ; charge soudaine d'hydrocarbure ou de caustique ; faible teneur en oxygène dissout ; variation brutale de la charge organique | Examen du gypse microscopique ; mesure de l'indice de volume du gypse ; vérification de l'oxygène dissous, du pH et du rapport des nutriments ; réexamen des registres de dosage chimique | Équilibre entre l'ajout d'azote et de phosphore, augmentation de l'aéation, utilisation adéquate du tampon d'égalité pour atténuer les charges de choc, contrôle de la dose de caustique et de surfactant à la source plutôt que la compensation en aval. Ce défaut est presque toujours causé à l'aval dans la section de lavage, et non pas dans l'usine de traitement. |
Le calendrier préventif qui empêche la majorité des problèmes ci-dessus.
Chaque jour : enregistrer les courants électriques du moteur dans le concasseur, les joints de friction et la centrifugeuse ; vérifier la température et la quantité dans le cuve par rapport aux paramètres de référence ; vérifier la concentration de l'eau calcaire ; inspecter les buses d'aspiration ; vérifier que le système de déchargement de boue fonctionne bien ; vidanger les écrans.
Chaque semaine : inspectez les couteaux et les écrans du concasseur ; vérifiez l'usure des joints de friction ; vérifiez la capture par magnétisme et par courants d'eau ; effectuez un échantillonnage de la turbidité et de la conductivité de l'eau de rinçage ; inspectez l'écran de la centrifugeuse ; vérifiez les filtres d'aspiration de la pompe.
Chaque mois : mesurer la vibration sur tous les équipements rotatifs et la comparer à la valeur de base obtenue lors de la mise en service ; inspecter les surfaces d'échange de chaleur pour détecter la formation de tartre ; vérifier l'étalonnage des instruments des émetteurs de pH, de conductivité et de température ; examiner la consommation d'énergie et d'eau par tonne à l'égard des cibles de conception ; une dérive dans la consommation spécifique est le seul indicateur de santé de la ligne qui vaut vraiment la peine d'être suivi.
Trimestriellement et annuellement : inspection complète du roulement et du joint sur la centrifugeuse et les pompes ; analyse et remplacement de l'huile de la boîte de transmission ; vidange complète et nettoyage du réservoir ; décalage des surfaces de chauffage de lave à chaud ; test fonctionnel du système de sécurité, y compris les arrêts d'urgence, les interrupteurs et les filets lumineux ; et examen documenté du bilan d'eau par rapport au design initial.
Intégration en aval : des plaques nettoyées aux pellets
La craie lavée est un produit commercialisable, mais la plupart des usines ajoutent de la valeur en la transformant en granulats sur place. Le passage de la lavage à la granulation est un domaine où deux disciplines techniques se rencontrent, et c'est là que la coordination insuffisante entre les fournisseurs cause le plus de problèmes : un séchoir conçu pour gérer 1 % d'humidité alimentant un extrudeur qui a besoin de 0,05 %, ou une craie filmée à faible densité alimentant un hopper à gravité qui était conçu pour la résine recyclée.
Pour le pelletage en aval, Wanplas propose des systèmes de pelletage à double hélice adaptés qui s'intègrent directement aux lignes de lavage Polyretec, ainsi que des extrudeurs à une hélice pour la revente et le recyclage des films, dans les cas où une configuration à une hélice représente la solution technique la mieux adaptée. Étant donné que la ligne de lavage et le système de pelletage sont spécifiés ensemble au sein du groupe Wanplas, les paramètres d'interface sont convenus au stade de la conception, plutôt que découvert lors de la mise en service. Quatre de ces paramètres sont les plus importants :
Moisissure résiduelle et stratégie de dégageageLes copeaux de film quittant la ligne de lavage à 0,8 % d'humidité apportent une grande quantité d'eau dans l'extrudeur. Soit le sécheur est étendu pour atteindre 0,3 % ou inférieure, soit l'extrudeur est spécifié avec une capacité de désorption sous vide suffisante pour éliminer le reste de la fusion. Ces deux approches fonctionnent ; en ne spécifiant aucun des deux, on obtient un granule poreux présentant des creux et un débit de fusion inconstant.
Densité de volume et alimentation.La copeule de film LDPE lavée à une densité comprise entre 0,03 et 0,06 g/cm³ ne parvient pas à remplir un bac à graisse standard de manière fiable. Un système de charge obligatoire, un compacteur ou un chargeur à presse est nécessaire, et le dispositif de charge doit être adapté à la densité réelle en volume de la copeule lavée plutôt qu'à une supposition du catalogue.
Filtration à la fusion.La contamination résiduelle détermine la finesse du filtre et la fréquence de changement. Une pastille de film bien lavée permet de réaliser une filtration continue au point de sortie de 100 à 150 micromètres, avec une durée de vie acceptable du filtre. Une pastille mal lavée à la même finesse obstrue l'écran en moins d'une heure. La spécification de filtration est donc une fonction directe des performances de la ligne de lavage, raison pour laquelle les deux éléments doivent être dimensionnés comme un seul système.
Historique thermique.Chaque passage dans une extrudeur entraîne une perte de propriétés du polymère : le PE perd en stabilité du débit de fusion, le PP perd en masse moléculaire grâce à la scission des chaînes, le PET perd en viscosité intrinsèque en raison de l'hydrolyse. Le transport direct, en vrac sec, de la floculation du sécheur de la ligne de lavage à l'extrudeur permet d'éliminer un cycle de refroidissement et de réchauffement, d'épargner l'énergie nécessaire au séchage et d'empêcher la présence d'humidité atmosphérique pendant le stockage. Là où l'implantation de l'installation le permet, le transfert direct du silo à l'extrudeur est la meilleure solution disponible pour résoudre simultanément ces trois problèmes.
Service, test et support.
Une ligne de lavage est un équipement d'investissement de quinze à vingt ans qui fonctionne dans l'un des environnements les plus durs de la transformation des plastiques. Le cadre de service qui sous-tend l'installation détermine si l'année huit ressemble à la première. Polyretec, backed by the Wanplas brand’s shared service commitments, fournit notamment les éléments suivants.
Echantillonnage lors des essais préliminaires.C'est le service le plus précieux qu'un acheteur d'équipements de recyclage puisse utiliser, et c'est le service qui est le plus souvent négligé. Le client envoie un échantillon représentatif de la matière première réelle – et non un échantillon purifié, la matière réelle avec son véritable taux de teneur en oxyde – et l'usine l'analyse dans une configuration d'essai afin de mesurer la pureté atteignable, le rendement réel, la consommation d'eau et d'énergie et la plage de paramètres pour le lavage à friction et le lavage à chaud. Les résultats définissent les spécifications de la ligne à l'aide d'informations plutôt qu'en se fondant sur des hypothèses, et ils modifient fréquemment la configuration : une matière première dont on découvre qu'elle contient 40 % de charge minérale au lieu des 20 % supposés a besoin d'une capacité de traitement des boues différente, et c'est nettement préférable de le savoir pendant un essai qu'au cours de la mise en service.
Essai d'usine avant expédition.Les machines sont assemblées et mises en marche à l'usine avant leur expédition. Le matériel rotatif est examiné en termes de vibrations et de température des broches, le système de contrôle est testé, y compris les systèmes de blocage mutuel et les arrêts d'urgence, et les interfaces du groupe sont vérifiées, de sorte que l'assemblage sur le site porte davantage sur le vidage et le raccordement que sur le dépannage.
Installation et mise en service.L’équipe de 24 ingénieurs de Polyretec assure l’installation et la mise en service sur site, en prenant en compte l’alignement mécanique, le remplissage et l’équilibrage du circuit d’eau, la configuration du système de commande, la configuration des paramètres du procédé en fonction de la matière première réelle du client et la vérification des performances en fonction des capacités et des consommations contractées.
Politique relative aux pièces de rechange.Le groupe Wanplas fournit 500 USD de pièces de rechange gratuites chaque année, ainsi que le remplacement gratuit des pièces défectueuses pendant la période de garantie. Dans une ligne de lavage, la priorité est la disponibilité de pièces d'usure sur place : césateurs et écrans, raclettes à essorer et écrans, joints de pompe et propulseurs, lames de centrifugeuse, diffuseurs et sections de courroies. Ce sont les pièces dont la non-disponibilité arrête une ligne et dont la livraison n'a pas de délai long si elles sont planifiées et non urgentes.
FormationLa formation des opérateurs couvre les séquences de démarrage et d'arrêt, l'ajustement des paramètres en fonction des variations de la matière fournie, la routine quotidienne et hebdomadaire d'inspection et l'interprétation des données de process. En particulier, elle explique ce que signifie un courant de moteur en hausse ou une teneur en turbidité en hausse et ce que l'on doit faire dans ce cas. La formation de maintenance couvre le remplacement des pièces usées, les procédures d'alignement et le programme de maintenance préventive.
Soutien à distance.Le système de contrôle basé sur PLC permet des diagnostics à distance, ce qui permet aux ingénieurs de l'usine de consulter les tendances, les paramètres et l'historique des alarmes sans se rendre sur place. La plupart des problèmes de processus – baisse de la propreté, augmentation de la consommation, alarmes intermittentes – peuvent être résolus de cette façon, et la consultation à distance rend également les visites sur place bien plus productives lorsqu'elles sont vraiment nécessaires.
Ouvrir la politique d'usine.Wanplas maintient une politique d'usine ouverte dans toutes ses usines. Les prospects sont les bienvenus pour visiter, inspecter les machines en cours de construction, observer un essai sur leur propre matière et discuter directement avec les ingénieurs qui prendront en charge la mise en service de leur installation. Pour un investissement capital de cette envergure, une visite d'usine apporte bien plus que les documents de specifications.
Questions fréquemment posées
Que signifie « la technologie autrichienne » dans la spécification d'une ligne de lavage de PET ?
Elle décrit une voie d'ingénierie plutôt qu'un label d'origine et est définie par six caractéristiques mesurables : la recirculation de l'eau en circuit fermé à un taux de 85 à 95 %, l'énergie spécifique de 0,12 à 0,25 kWh par kilogramme, la demande d'eau douce de 0,8 à 3,0 mètres cubes par tonne, des groupes de processus modulaires permettant une augmentation progressive, une intensité de nettoyage mécanique réduisant le besoin d'utilisation de produits chimiques agressifs et une instrumentation complète avec traçabilité des données, conformément à la directive «Machinery» de la CE et à la norme EN ISO 12100 de conception des machines sûres. Une ligne respecte ces chiffres ou non, et ces chiffres sont vérifiables au moment de la mise en service. Polyretec construit en suivant cette voie et la combine avec la capacité de fabrication de la Chine pour maintenir des coûts d'investissement modérés.
Combien d'eau fraîche consomme une ligne de lavage à circuit fermé par tonne ?
Entre 0,8 et 3,0 mètres cubes par tonne d'entrée, selon le matériau. Les bouteilles PET balayées et propres se situent entre 0,8 et 1,5, l'emballage rigide en polyoléfine entre 1,2 et 2,0, le film emballage post-consommation entre 1,8 et 2,5 et le film agricole fortement souillé entre 2,5 et 3,0. La variation résulte essentiellement de la glaise : chaque tonne de sol et de sable séparés amène avec elle de l'humidité, de sorte qu'un fort apport en minéraux augmente la demande de supplément, quelle que soit la conception du circuit. Une ligne à circuit ouvert traitant le même matériau consomme généralement de trois à cinq fois plus.
Le lavage à chaud au caustique est-il toujours nécessaire ?
Non. C'est nécessaire pour le PET destiné à l'alimentation, où il faut éliminer l'adhésif en fusion, les résidus d'étiquettes et les oligomères de surface, dans des conditions de décontamination les plus strictes : de 0,5 à 2,0 % de soude à 75 à 90 degrés Celsius pendant 8 à 15 minutes. Les emballages en PP rigide et HDPE nécessitent généralement un lavage à chaud à l'aide d'un détergent, à une température comprise entre 60 et 80 degrés Celsius, car l'objectif est d'éliminer les résidus de graisse et de produit. Le nettoyage des films usagés peut être effectué uniquement par lavage à friction et rinçage contre-courant, ce qui constitue la configuration la moins gourmande en eau et en énergie. L'utilisation de la soude lorsque cela n'est pas nécessaire augmente les coûts d'exploitation, complique le traitement des eaux usées et ne contribue en aucune façon à l'amélioration de la qualité des lamelles.
Quelle production dois-je prévoir, et pourquoi les devis de production varient-ils tant ?
La productivité est définie par la contamination des inputs, et non par la qualité de la machine. Les chiffres réalistes s'établissent entre 85 et 93 pources pour les bouteilles PET, entre 82 et 90 pources pour les bouteilles HDPE, entre 80 et 90 pources pour le PP rigide, entre 65 et 80 pources pour le film d'emballage post-consommation et entre 60 et 75 pources pour le film agricole contenant 30 à 50 pourcents de terre. Les rendements indiqués diffèrent principalement en raison de la base de référence : un rendement indiqué pour la teneur en matière plastifiée sèche semblera toujours plus élevé que le même rendement pour le poids des ballots fournis. Fixez toujours la base de référence utilisée dans une offre et, si possible, vérifiez-le à l'aide d'un essai de démonstration sur votre propre matériau.
Comment les eaux usées sont-elles traitées et est-il possible de les réutiliser ?
La chaîne de traitement est la suivante : tri, égalisation, flottation à l'air dissous, coagulation et sédimentation, traitement biologique par processus A/O ou bioréacteur à membrane, polissage par sable et carbone activé, puis retour au réservoir tampon. Le sludge est épicé et décongestionné jusqu'à atteindre 25 à 40 % de matières sèches. Oui, l'eau est véritablement réutilisée : de 85 à 95 % du flux circulant est recirculé en continu. La limite de la réutilisation est l'accumulation de sels dissous plutôt que des éléments organiques ou des matières solides, raison pour laquelle un capteur de conductivité sur le réservoir tampon contrôle le déboulonnage et que la recirculation à 100 % n'est pas réalisée de façon satisfaisante ni souhaitable.
Peut-on séparer le PVC du PET dans une ligne de lavage ?
Pas par séparation par densité, car le PVC, à une densité comprise entre 1,35 et 1,45 g/cm³, se trouve en overlap avec le PET, dont la densité chute entre 1,33 et 1,40 g/cm³, et qui tous les deux plongent dans l'eau. Le contrôle du PVC est donc une question de tri : un système de tri parNear infra-rouge (NIR) au niveau des bouteilles élimineles conteneurs en PVC entiers, et une deuxième unité NIR dans la chaîne de flocons ramène les fragments qui ont survécu. La séparation électrostatique est une alternative dans la chaîne de flocons. Ce point est plus important que toute autre problématique de contamination sur une chaîne de production de PET, car le PVC est dégrade à des températures de traitement du PET et libère du chlorure d'hydrogène qui décolore la matière première, accélère la perte de viscosité intrinsèque et attaque les équipements. Les spécifications pour les produits alimentaires exigent généralement un contenu en PVC inférieur à 5 ppm.
Une ligne de lavage peut-elle être étendue après avoir été installée ?
Oui, si il a été conçu comme des groupes de process modulaire et si une capacité a été réservée dès le départ. L'ajout d'un groupe de lavage à haute température, d'un second groupe de friction et de rinçage ou d'une amélioration du séchage est aisé lorsque le circuit hydraulique dispose de capacités hydrauliques d'emmagasinage, que l'installation de traitement dispose de capacités d'euipment résiduelle, que l'architecture de contrôle comporte des nœuds fieldbus d'emmagasinage et que le bâtiment dispose de place entre les groupes existants. Réserver cette capacité au stade de la conception ajoute un coût d'incremental faible. Son ajout ultérieur à une installation/système qui n'en disposait pas au départ entraîne un coût important et nécessite généralement des périodes d'arrêt prolongées. Déterminez la voie d'extension avant la première commande, et non après la première saison de fonctionnement réussie.
Quelle est la différence entre la mèche de qualité fibre et la mèche de qualité alimentaire PET, et que change-t-elle dans la ligne ?
Il change considérablement la chaîne. La catégorie de fibres permet un taux de PVC jusqu'à environ 50 ppm, des résidus de polyoléfine et d'humidité plus élevés, et peut être produite avec un lavage à chaud de courte durée et un séchage thermique standard. La catégorie alimentaire requiert un taux de PVC inférieur à environ 5 ppm, de polyoléfine inférieur à 10 ppm, de métaux inférieur à 5 ppm, d'humidité inférieure à 0,5 %, un lavage à chaud au caustique prolongé avec un contrôle strict de la température et de la concentration, un tri à l'aide de spectromètres infrarouges de niveau fioil, un tri par air selon un procédé en zigs-zags, un séchage à cristallisation à 160 à 175 degrés Celsius et des enregistrements détaillés associés au processus pour chaque lot de production afin d'appuyer l'évaluation de la conformité au contact avec les aliments. C'est pourquoi l'objectif de la catégorie doit être déterminé avant la mise en place de la chaîne.
Conclusion
Une ligne de lavage en plastique respectueuse de l'environnement, n'est pas une ligne avec un schéma de peinture verte et une page sur la durabilité. C'est une ligne dont le circuit d'eau recircule 85 à 95% de son débit, dont la demande d'eau douce se situe entre 0,8 et 3,0 mètres cubes par tonne, dont la propreté ne provient pas des volumes de produits chimiques mais du travail mécanique, dont la station d'épuration des eaux usées est dimensionnée comme une unité de traitement et non pas comme un exercice pour obtenir un permis, et dont chaque cuve affiche un état mesuré dans un système de contrôle qui enregistre les données. C'est ce que signifie, en termes pratiques, l'approche d'ingénierie implantée en Autriche, et l'une de ces caractéristiques peut être vérifiée à l'aide d'un débitmètre, d'un compteur d'énergie et d'un échantillon de laboratoire pendant la mise en service.
Ces caractéristiques déterminent également si l'installation est économique ou non. L'eau et l'énergie représentent les deux entrées les plus importantes, après la matière première ; le rendement détermine la quantité de produit commercialisable obtenue par tonne de balle achetée ; et la qualité du produit détermine le marché accessible. Une ligne conçue pour atteindre les cibles du présent guide offre un meilleur rendement sur les quatre mesures simultanément, d'où le fait que les arguments économiques et environnementaux convergent et non pas se contredisent.
Polyretec, une usine Wanplas dont les racines manufacturières remontent à 2010, qui a livré plus de 100 projets de recyclage, dont la couverture englobe plus de 50 pays, et qui se compose d'une équipe de plus de 24 ingénieurs, construit des lignes de lavage et de granulés répondant aux spécifications suivantes : lignes de lavage de bouteilles en PET de qualité alimentaire de 500 à 6 000 kg/h, designs de qualité textile et alimentaire, lignes de broyage et de lavage de plastique souple en PP/PE de 500 à 1 500 kg/h, y compris la PTW1000 entièrement automatisée, et la nouvelle centrale de granulés pour le film LDPE à paroi mince et le polyéthylène et le polypropylène recyclés à paroi épaisse. En aval de la centrale, Wanplas fournit des systèmes de granulés à deux extruders qui s'intègrent directement aux lignes de lavage de Polyretec, afin que l'interface dalle-à-paillette soit conçue une fois au lieu d'être négociée entre deux fournisseurs non liés.
Si vous planifez une nouvelle installation de lavage, la mise à niveau d'une ligne à circuit ouvert en circuit fermé ou le passage d'un taux de fibre à un taux destiné à l'alimentation alimentaire, la prochaine étape la plus productive consiste à réaliser un essai sur échantillon. Envoyez un échantillon représentatif de votre matière première réelle – du vrai matériau, avec sa vraie teneur en terre – dévenant la source d'achat, avec votre taux de production cible, votre niveau de sortie et les limites de décharge locales que vous devez respecter. Les ingénieurs de Polyretec effectueront l'essai, vous communiqueront les données de propreté, de rendement, d'utilisation d'eau et d'énergie réalisables et vous restitueront une configuration de ligne fondée sur des données mesurées et non sur des hypothèses préparées à partir d'un catalogue. Les clients sont également les bienvenus pour visiter l'usine selon la politique des ouvertures informelles de Wanplas, inspecter les équipements en cours de construction et contempler leur propre matériau lavé avant que quiconque ne prenne une décision.




