POLYLACTIQUE

DESCRIPTION DOMAINE D’INVENTION

La présente invention concerne un procédé de recyclage de tous types de textiles contenant du PLA (Acide polylactique), et en particulier de vêtements.

ETAT DE L’ART

L'usage des vêtements a évolué au fil du temps. D'un élément de protection essentiel à la survie de l'homme il es† devenu un ustensile de plus en plus destiné à mettre en valeur la personne qui le porte. Même si sa fonction de protection reste bien son rôle premier, la fonction d'embellissement ou d'identification de l'individu a pris le dessus e† es† aujourd'hui le premier critère de choix pour la plupart d'entre nous. A cela s'ajoute dans notre société de consommation un phénomène de mode qui nous pousse régulièrement à changer de vêtements afin de disposer des produits en ligne avec la dernière tendance e† de nous sentir comme faisan† partie du groupe. Les grandes marques de vêtements on† donc créé des collections annuelles de produits qu'ils proposent à leur clientèle selon 2 saisons : l'hiver e† l’été. De plus en plus, certaines marques proposent même des collections intermédiaires amenant à un renouvellement constant des produits en magasin afin de maintenir en permanence la nouveauté dans leurs boutiques. L'industrie de l’habillement a donc développé un modèle où la durée d'utilisation des produits es† de plus en plus réduite e† ne dépasse rarement plus de 1 à 2 ans alors que la durée de vie de ces produits es† bien supérieure. Il s'en suit un gaspillage important d'autan† qu'il n'existe que très peu de système de recyclage de ces vêtements. Le cycle de vie d'un vêtement aujourd'hui peut se résumer comme suit. Il est acheté dans une boutique, dans un grand magasin, sur le web.... Il est porté souvent de manière peu intensive durant quelques saisons. Après un usage finalement assez cour† le propriétaire souhaite passer à quelque chose de neuf e† à la mode. L'ancien vêtement essayera alors de trouver une nouvelle vie dans un magasin de seconde main ou finira dans une collecte pour être donné à des personnes ayant peu de moyen. Dans cette seconde ou troisième vie le produit sera utilisé sur une période plus longue jusqu' à ce que le produit ne remplisse plus sa fonction première de protection (produit abîmé, troué, usé) à ce moment-là il sera jeté. S'il ne connaît pas cette seconde vie, il finira directement à la poubelle.

Tous ces vêtements son† produits à partir de fibres de différentes origines. On différencie les fibres naturelles e† synthétiques. Les synthétiques représentent environ 75 % de la consommation mondiale e† les naturelles 25 %. Les principales utilisées dans les secteurs de l' habillement son† : pour les synthétiques : le polyéthylène téréphtalate (Polyester de type PET) e† pour les naturelles : le Coton.

Les fibres synthétiques son† produites à partir de pétrole. Il tau† compter environ 1.5 Kg de pétrole pour produire 1 Kg de PET. De plus lors du lavage des textiles en PET, il a été démontré que des micro- particules de PET se détachent des vêtements e† son† emportées par l'eau de lavage pour finir in fine dans les océans. Il s'agi† d'une pollution importante mais non visible des eaux par des microparticules de plastique qui semblent interférer sur la chaîne alimentaire des poissons. Le coton, es† produit lui par culture mais présente un gros impact sur l'environnement en raison de la très forte consommation d'eau que sa culture nécessite (5263 litres d'eau par Kg de coton), de l'usage intensif de pesticides e† herbicides e† de la forte consommation de chlore lors de l'étape de blanchissement de la fibre. Ces 2 produits ne sont donc pas très favorables à l’environnement e† de plus ne connaissent pas une gestion de fin de vie très efficace. Dans le cas du coton lorsque le produit es† trop usé, cela signifie que les fibres on† été endommagées, il n'es† plus possible de les « réparer». Il tau† alors détruire le produit. Il n'existe pas beaucoup de méthode en dehors de l'incinération. Quant au PET, lorsque le produit n'es† plus utilisé, il n'es† pas aisé de le recycler pour en refaire un produit neuf de qualité, même s'il existe des procédés de recyclage partiel du PET en fibres de qualités inferieures, il tau† également l'incinérer e† donc in fine rejeter dans l'air le C02 issu du pétrole utilisé à l'origine de la synthèse du polymère.

Aujourd'hui la société souhaite mettre en place des gestions efficaces des fins de vies des produits de consommation. Par ailleurs un concept d'économie circulaire, favorise la réutilisation de produits en fin de vie pour servir à créer de nouveaux produits sans avoir recours donc à de nouvelles ressources naturelles de la planète.

Il existe dès lors un besoin pour développer dans le domaine textile, un procédé qui permette de réduire la consommation d'eau lors de sa production, de réduire de manière drastique la pollution lors du lavage de ces textiles e† de limiter significativement la perte en produit, plus spécifiquement en monomère de départ, en réalisant le recyclage du textile directement en monomère de départ.

BRÈVE DESCRIPTION DE L’INVENTION :

Un objectif de l'invention es† de développer un procédé de recyclage facile e† simple de vêtements contenant du PLA, pour en reformer l'acide lactique original.

Un autre objet de l'invention es† de limiter in fine l'impact environnemental des vêtements que l'on ne désire plus porter.

Un autre objet de l'invention es† de former une boucle fermée au départ de l'acide lactique, le transformer en PLA, le transformer en fibre textile, récupérer les vêtements, hydrolyser le PLA contenu dans les vêtements afin de reformer l'acide lactique.

La Demanderesse a maintenant trouvé que l'on pouvait réaliser les objectifs de la présente invention en mettant en oeuvre un procédé de recyclage de textiles contenant des fibres de PLA. La Demanderesse a maintenant trouvé que le procédé de la présente invention permet de remédier aux désavantages de l'utilisation des textiles courants et de réaliser les objectifs de l'invention. La réalisation du présent procédé permettra un usage important de ce polymère grâce à un cycle parfaitement défini tel que décrite ci-dessous.

Pour résoudre ces problèmes, il es† prévu suivant l'invention un procédé de recyclage de textiles contenant du PLA (acide polylactique) sous forme de fibres comprenant les étapes suivantes :

- une récupération desdits textiles contenant du PLA, - Transfert dans une zone de décontamination,

- Décontamination desdits textiles par une série de lavages e† au moins un séchage à une température comprise entre 35 e† 45°C, de préférence entre 37°C e† 42°C, plus particulièrement autour de 40°C,

- une série de traitements mécaniques permettant de réduire lesdits textiles décontaminés avec obtention de fibres et/ou de poudre contenant du PLA,

- une alimentation d'une cuve d'hydrolyse avec lesdites fibres et/ou ladite poudre contenant du PLA,

- une hydrolyse desdites fibres et/ou de ladite poudre contenant du PLA dans une phase aqueuse, à une température comprise entre 80 e† 125°C, de préférence à une température comprise entre 90 e† 1 10°C, plus particulièrement comprise entre 95°C e† 105°C, éventuellement sous pression, e† sous agitation, pendant une période de temps comprise entre 6 e† 36 heures, plus particulièrement supérieure ou égale à 8 heures, encore plus particulièrement supérieure à 10 heures et inférieure ou égale à 24 heures, plus particulièrement inférieure ou égale à 15 heures, avec obtention d'une phase liquide contenant l'acide lactique et une phase solide résiduelle,

- une séparation de ladite phase liquide contenant l'acide lactique de ladite phase solide résiduelle,

- une concentration ef/ou une purification d'acide lactique à partir de ladite phase liquide contenant l'acide lactique, - une collecte d'une fraction contenant de l'acide lactique présentant une teneur en acide lactique supérieure ou égale à 65%, de préférence supérieure ou égale à 75%, plus particulièrement supérieure ou égale à 85% et une stabilité thermique inférieure ou égale à 35 Hazen, plus particulièrement inférieure ou égale à 30 Hazen, plus préférentiellement inférieure ou égale à 25 Hazen.

Bien entendu, le cycle complet consiste à partir d'une matière première renouvelable (sucre, maïs, blé, tapioca, etc...) à produire de l'acide lactique qui sera ensuite polymérisé pour donner du PLA. Le PLA peu† être mis en œuvre sous forme de fil en suivant un procédé connu de l'homme de l’art, le fil es† alors tissé pour donner un tissu qui servira enfin à la confection de vêtements.

Les vêtements son† ensuite mis en vente sous une marque définie e† présentés dans des boutiques, grandes surfaces, web, ... Les clients peuvent les acheter en sachant qu'il s'agi† de produits à la mode e† réalisés dans une fibre bio-renouvelable, c'est-à-dire d'origines biologiques e† pouvant être entièrement recyclés.

D'ailleurs, lorsque le produit ne plaît plus au client il pourra le ramener à son point de vente e†, par exemple, l'échanger contre un bon d'achat d' une valeur équivalente à la matière première que le fabriquant récupérera en recyclant ce produit. Cette démarche permet à la marque de faire revenir son client sur le lieu de vente e† donc de le fidéliser fou† en remettant la main sur un flux de PLA usé qui pourra être reconverti industriellement en acide lactique pré† à être repolymérisé en un PLA vierge qui sera à nouveau transformé en vêtements à la mode du jour.

Le vêtement devient un vrai produit de consommation, ce qu'il es† déjà dans les faits en raison de la mode, mais cette fois de manière renouvelable en mettant ainsi fin à une surconsommation de matière première e† d'énergie.

Le PLA fai† partie d'une nouvelle famille de polymères qui a vu le jour dans les 20 dernières années : les biopolymères. Ce son† des polymères produits à partir de matières renouvelables. Le plus connu es† le PLA (acide polylactique) produit à partir d'acide lactique. Ce dernier es† lui-même obtenu par fermentation de sucre ou d'amidon issu de blé, maïs, tapioca, ... Il es† particulièrement utilisé en tan† que bioplastique pour sa biodégradabilité.

Pour ses caractéristiques intrinsèques, il n'es† donc pas évident d'utiliser le PLA en tan† que fibres dans des textiles car on pourrai† croire que son cycle de vie serai† trop cour†.

L'usage du maïs par exemple comme matière première permet de partir d'une culture beaucoup moins consommatrice d'eau (454 litres d'eau par Kg de maïs contre 5263 litres pour le coton).

De plus le PLA es† un produit qui se feint très facilement dans la masse e† n'a donc pas recours à des produits chimiques toxiques pour son blanchissement ou sa teinture.

Lorsque les textiles contenant du PLA son† collectés dans le centre de recyclage après avoir été récupérés dans les points de vente ou dans fou† point de récupération de textiles contenant du PLA, ils son† ensuite transférés dans une zone de déconfaminafion. Lesdifs textiles contenant du PLA son† alors déconfaminés par des lavages successifs qui von† permettre d'enlever une majorité des contaminants, lesdits lavages étant suivis d'un séchage effectué à une température comprise entre 35°C et 45 °C. Lors des lavages des textiles contenant du PLA, il n'y pas de relargage de microparficules non biodégradables. Il n'y a donc aucune pollution collatérale cachée comme dans le cas du PET.

Les textiles déconfaminés et séchés subissent alors une série de traitements mécaniques qui von† permettre de réduire la taille des textiles en fibres et/ou en poudre contenant du PLA.

Une cuve d'hydrolyse es† ensuite alimentée en broya† des textiles, pouvant être aussi sous forme de poudre contenant du PLA obtenues à l'étape précédente. L'hydrolyse du PLA es† effectuée dans une phase aqueuse. On obtient alors une phase liquide contenant l'acide lactique e† une phase solide résiduelle.

Ces deux phases, la phase liquide contenant l'acide lactique e† la phase solide résiduelle son† ensuite séparées.

L'acide lactique contenue dans ladite phase liquide es† ensuite concentré et/ou purifié. Une fraction contenant de l'acide lactique es† ensuite collectée, la fraction contenant de l'acide lactique présentant une teneur en acide lactique supérieure ou égale à 65% e† avantageusement supérieure ou égale à 99% e† une stabilité thermique inférieure ou égale à 35 Hazen.

Par ailleurs, le PLA présente l'avantage de pouvoir être reconverti par un procédé simple d'hydrolyse en son monomère de base l'acide lactique comme décrit par exemple dans le brevet US 8,431,683 ce qui en fai† un polymère parfaitement adapté au principe de l'économie circulaire. DESCRIPTION DETAILLEE

Un sucre issu de n'importe quel type de biomasse (bois, betterave, canne à sucre, blé, maïs, tapioca, ...) es† fermenté par une bactérie ou une levure pour donner de l'acide lactique. L'acide lactique ainsi obtenu doit être parfaitement purifié pour atteindre une haute qualité qui pourra ensuite servir à produire du PLA.

La qualité requise se caractérise entre autres par 2 paramètres. La pureté optique et la résistance à la chaleur. L'acide lactique existe sous énantiomères la L (+) e† la D (-). La forme L (+) es† la plus abondantes dans la nature e† c'est celle qui prédomine sur le marché de l'acide lactique e† qui sert de matière première pour produire du PLA qu'on peu† appeler s'il es† à 100 % constitué de L (+) Lactique acide du PLLA. La forme D (-) es† plus rare dans la nature mais peu† aussi être produite par d'autres microorganismes. Un polymère constitué à 100 % de D (-) lactique acide es† du PDLA.

Entre ces 2 extrêmes il existe une multitude de grade PLA contenant en général une majorité de L (+) lactique acide e† une fraction de D (-) lactique acide variant de 1 à 25 %.

Pour l’application de fibres, on préfère l'utilisation d'un grade contenant peu de D (-) afin d'offrir une bonne cristallinité à la fibre e† lui conférer ainsi de bonnes propriétés mécaniques.

L'acide lactique de départ doit donc offrir une grande pureté optique de préférence supérieure à 99 % pour permettre de produire un PLA de haute teneur en L (plus de 99 %). Pour que la fibre soi† aussi bien claire, il tau† utiliser un acide lactique très stable thermiquement. On utilisera une qualité offrant une Hea† Stability de maximum 50 Hazen ou égale à 99%, bien que des puretés optiques plus faibles de l'ordre de 60 à 70% dues à la présence d'énantiomère (-D) son† également partie intégrante de la présente invention. A partir de ce† acide lactique, on effectue un procédé de polymérisation tel que décrit par exemple dans le brevet EP 0722469A1 ou US 5,247,059 don† on obtient un PLA de qualité « fibre ». Celui-ci es† ensuite filé dans un équipement identique à celui utilisé pour les fibres synthétiques, il en sort une fibre qui peu† être utilisée pour fabriquer un tissu qui servira à la confection d'un vêtement.

Une fois le vêtement vendu, il subira au cours de sa vie une série d'agressions du milieu externe y compris une série de nettoyages.

Au cours du temps ses propriétés mécaniques von† se détériorer e† le vêtement perdra de sa tenue e† de son lustre. Lorsque son aspect ne plaira plus au client soi† en raison de cette détérioration soi† en raison d'un effet de mode, il sera virtuellement arrivé en fin de vie.

Il peu† alors être ramené au point de vente pour commencer son recyclage.

La première étape de son recyclage consiste à enlever les divers contaminants qui restent accrochés à la fibre textile, comme les résidus de plusieurs colorations antérieures; on a également aussi des oligomères ou trimères résiduels qu'il es† nécessaire de retirer avant traitement ultérieur. Selon le procédé de l'invention la décontamination des textiles s'effectue en faisan† de 8 à 12 lavages de préférence 10, des textiles dans une eau à une température comprise entre 30 e† 40°C, de préférence 35°C, cette eau pouvant aussi contenir un détergent usuel, e† ensuite un séchage sous flux d'air chaud à une température comprise entre 35 e† 45°C de préférence 40°C. Cependant, cette étape de décontamination peu† également être réalisée par n'importe quel autre procédé connu comme celui décrit dans le US6844307.

Le produit « dégradé » et décontaminé ainsi récupéré va pouvoir subir une série de traitements mécaniques pour le réduire sous forme de fibres ef/ou de poudre.

Les fibres ef/ou la poudre ainsi récupérées peuvent alors rentrer dans un procédé d'hydrolyse tel que décri† dans le brevet US 8,431 ,683. Le procédé permet de récupérer un acide lactique de suffisamment haute pureté en L (+) et en stabilité thermique (HS) que pour envisager une réutilisation pour resynthétiser du PLLA utilisable dans la production de textile.

Avantageusement, ladite série de lavages du procédé de recyclage selon la présente invention, comprend de 1 à 15 lavages successifs, chaque lavage de ladite série étant identique au précédent ou différent du précédent.

Selon un mode de réalisation préféré, le procédé de recyclage selon la présente invention, comprend au moins un lavage, de préférence plusieurs lavages de ladite série de lavages est réalisé à une température comprise entre 30 et 40°C, de préférence entre 33 et 37°C, plus particulièrement autour de 35°C.

De manière avantageuse, ledit au moins un lavage, de préférence plusieurs lavages de ladite série de lavages du le procédé de recyclage selon la présente invention, présentent une durée de lavage comprise entre 5 min et 300 min.

De préférence, ladite série de traitements mécaniques du procédé de recyclage selon la présente invention, comprend de 1 à 5 traitement(s) mécaniques successifs, plus particulièrement de 2 à 4 traitements mécaniques successifs. Dans un mode de réalisation, ladite hydrolyse du procédé de recyclage selon la présente invention, est réalisée sous reflux.

Dans un autre mode de réalisation préféré du procédé de recyclage selon présente invention, le procédé comprend en outre une polymérisation de l'acide lactique contenu dans la fraction d'acide lactique formant un PLA présentant un poids moléculaire d'au moins 140.000 Da, plus particulièrement d'au moins 150.000 Da, de préférence d'au moins 160.000 Da.

De préférence, le PLA du procédé de recyclage selon la présente invention, présente une pureté optique supérieure à 85%, une pureté optique supérieure à 90%, plus particulièrement supérieure ou égale à 95% et avantageusement supérieure ou égale à 99%.

Dans un mode de réalisation du procédé, ladite étape de concentration et/ou purification d'acide lactique à partir de ladite phase liquide contenant l'acide lactique comprend une première étape de concentration de l'acide lactique par évaporation d'eau jusqu'à obtention d'une phase liquide contenant au moins 70% d'acide lactique en poids par rapport au poids total de la phase liquide, de préférence au moins 75% d'acide lactique en poids par rapport au poids total de la phase liquide e† éventuellement au moins 80% en poids d'acide lactique par rapport au poids de la phase liquide e† une deuxième étape de purification de l'acide lactique à partir de ladite phase liquide par exemple par distillation.

De préférence, ladite étape de purification d'acide lactique du procédé de recyclage selon la présente invention, comprend une première évaporation d'eau à une température comprise entre 110°C e† 130°C, plus particulièrement entre 115°C e† 125°C, de préférence d'environ 120°C sous une pression de comprise entre 12 e† 35 mbar, plus particulièrement comprise entre 15 e† 25 mbar e† de préférence d'environ 20 mbar e† une deuxième évaporation à une température comprise entre 165°C e† 195°C, plus particulièrement entre 170°C e† 190°C, de préférence d'environ 180°C sous une pression de comprise entre 1 e† 8 mbar, plus particulièrement comprise entre 3 e† 7 mbar e† de préférence d'environ 5 mbar.

Dans le cas où sa pureté ne serai† pas suffisante en raison d'une trop grande dégradation du produit de départ, l'acide lactique obtenu pourra toujours être réutilisé pour une application moins noble (synthèse de solvant, PLA de faible pureté, ...)

EXEMPLES

EXEMPLE 1 Soi† un acide lactique de haute pureté L (+) 99 % e† HS de 25 Hazen es† utilisé pour synthétiser un PLA de PM 160.000 e† de pureté L(+) de 99 %.

Le PLA es† ensuite filé sou forme de fil e† tricoté pour faire une chaussette.

La chaussette subit 10 lavages successifs avec une eau à 35 °C e† séchée sous un flux d'air chaud (40 °C) et sec.

Elle es† ensuite soumise à une série de traitements mécaniques. Elle es† d'abord déchiquetée par un broyeur, elle es† ensuite effilochée à l'aide d'un effilocheur e† es† finalement réduite en poudre au moyen d'un moulin refroidi.

La poudre es† alors versée dans une cuve d'hydrolyse de 5 litres contenant de l'eau à ébullition. Le mélange es† agité vigoureusement durant 12h à température constante de 100 °C e† sous reflux.

Le mélange es† ensuite refroidi e† filtré. La phase liquide contenant de l'acide lactique ainsi obtenue es† concentrée au rota va por jusqu' à obtenir une concentration d'acide lactique de 75 % (w/w).

La solution es† ensuite introduite dans 2 appareils d'évaporation à couche mince monté en série pour continuer la concentration en acide lactique.

Le premier a une température de 120 °C e† un vide de 20 mbars permet d'évaporer l'eau restante, quant au second avec une température de 180 °C e† un vide de 5 mbars il permet de distiller l'acide lactique e† de laisser dans le fond un résidu visqueux contenant la fraction non lactique du PLA de départ.

L'acide lactique présente une pureté optique de 99 % e† une stabilité thermique inférieure à 25 Hazen. Il peu† donc être directement réutilisé pour synthétiser un PLA offrant les mêmes caractéristiques qu'au départ soi† un PM de 160.000 Da e† une pureté optique de 99 %

EXEMPLE 2

On a pris deux pièces de textiles composées chacune partiellement de PLA (PLA-coton e† PLA-polyester).

On a lavé ces deux pièces 10 fois avec une eau à 35 °C e† on les a séchées sous un flux d'air chaud (40 °C) e† sec.

Ces deux pièces son† ensuite soumises à une série de traitements mécaniques dans lesquelles elles seront d'abord déchiquetées e† ensuite réduites en poudre au moyen d'un moulin refroidi.

La poudre es† alors versée dans une cuve d'hydrolyse de 5 litres contenant de l'eau à ébullition. Le mélange es† agité vigoureusement durant 12h à température constante de 100 °C e† sous reflux.

Le mélange es† ensuite refroidi e† filtré selon les méthodes bien connues de l'état de G art. La filtration permet d'éliminer les composants autre que le PLA contenant dans une phase solide résiduelle e† d'obtenir une phase liquide contenant du PLA. La solution aqueuse ainsi obtenue es† concentrée au rota va por jusqu' à obtenir une concentration d'acide lactique de 75 % (w/w) .

La solution es† ensuite introduite dans 2 appareils d'évaporation à couche mince montés en série pour continuer la concentration en acide lactique

Le premier a une température de 120 °C e† un vide de 20 mbars permet d'évaporer l'eau restante, quant au second avec une température de 180 °C e† un vide de 5 mbars il permet de distiller l'acide lactique e† de laisser dans le fond un résidu visqueux contenant la fraction non lactique du PLA de départ. L'acide lactique présente une pureté optique de 99 % et une stabilité thermique inférieure à 25 Hazen.

Il peu† donc être directement réutilisé pour synthétiser un PLA offrant les mêmes caractéristiques qu'au départ soi† un PM de 160.000 Da e† une pureté optique de 99 %.