Le recyclage des matériaux composites est un enjeu stratégique pour le développement durable, en particulier dans le secteur des réservoirs à hydrogène destinés aux transports. C’est dans cette optique que le projet CIRCULAR-2 a été lancé en mars 2024. Financé par l’ANR-DFG, ce projet franco-allemand vise à améliorer la circularité des structures bobinées en composite à matrice thermoplastique grâce à un design innovant et à un procédé de désassemblage par pelage optimisé.

Un enjeu majeur pour le recyclage des composites

Les réservoirs à hydrogène, essentiels à la transition énergétique, sont actuellement fabriqués à partir de composites bobinés, souvent à matrice thermodurcissable. Cependant, pour soutenir une économie circulaire, la transition vers des matrices thermoplastiques, recyclables, est en cours. Néanmoins, leur recyclage, tout en préservant leurs propriétés mécaniques, reste un défi.

L’objectif de CIRCULAR-2 est de préserver la continuité des fibres et maintenir l’enrobage dans la matrice, afin de maximiser leur réutilisation. Des études récentes ont déjà démontré le potentiel du désassemblage par pelage, soulignant notamment le rôle clé des propriétés interlaminaires dans la récupération du matériau.

Les innovations du projet CIRCULAR-2

Pour garantir la réutilisation efficace des bandes récupérées, CIRCULAR-2 explore deux stratégies de conception :

1. Fonctionnalisation des surfaces des bandes : Cette stratégie vise à modifier les interfaces sous contraintes thermomécaniques pour améliorer le processus de pelage.

2. Adaptation des paramètres procédés et de la stratification du bobinage : L’objectif est de limiter l’imbrication des couches et de prévenir les ruptures de fibres pendant le pelage, améliorant ainsi l’intégrité du matériau.

Par ailleurs, deux techniques de désassemblage seront étudiées pour optimiser la récupération du matériau :

• Assistance par ultrasons : Une méthode pour fragiliser l’interface des couches.
• Travail à basse température ou haute vitesse de pelage : Cette approche vise à réduire les altérations mécaniques et à préserver les propriétés du matériau.

Les bandes récupérées seront ensuite re-bobinées et soumises à des tests de caractérisation mécanique pour évaluer leurs performances après fabrication, pelage et réutilisation. Un outil de simulation multi-physique multi-échelle sera également développé pour modéliser ces processus, tandis qu’une évaluation de l’empreinte environnementale viendra compléter l’étude.

Le rôle de CANOE dans CIRCULAR-2

En tant que prestataire technique, CANOE contribuera activement au projet et ce, à différents niveaux :

• La fabrication de pièces tubulaires par enroulement filamentaire à partir de bandes imprégnées, dans diverses conditions expérimentales.
• L’accueil d’un doctorant de l’École des Mines d’Albi, Lucas Sieger, sur son site de Pau pour une durée de trois ans.
• Le développement d’un protocole de pelage sur son banc dédié, en mettant à disposition les moyens de caractérisation et son expertise en analyse des matériaux composites.

Une collaboration franco-allemande pour une innovation durable

CIRCULAR-2 réunit des acteurs de premier plan dans la recherche sur les matériaux composites :

Coordinateur : Mines d’Albi
Partenaires :

• INATECH (Université de Freiburg)
• Fraunhofer EMI
• CANOE (prestataire)

Avec CIRCULAR-2, CANOE renforce son engagement en faveur du recyclage des composites et de l’innovation pour une économie circulaire durable.

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