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Title:
PROCESS FOR THE SOLUBILIZATION OF AROMATIC POLYMER MATERIALS VIA THE USE OF A BIOSOLVENT, AND APPLICATION TO THE TREATMENT OF OIL SPILLS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/020045
Kind Code:
A1
Abstract:
One subject of the invention is the use of a biosolvent for dissolving a solid aromatic polymer material, such as expanded polystyrene (EPS) or materials comprising bitumen such as an asphalt shingle. The biosolvent or biodiesel comprises an alkyl ester resulting from an esterification of an oil of plant and/or animal origin. The invention also relates to a process for dissolving the aromatic polymer material that comprises bringing the material into contact with the biosolvent, bringing about the dissolution of the aromatic polymer material and the formation of a mixture comprising the dissolved aromatic polymer material and the biosolvent. This mixture may be used as a fuel. The invention also relates to a process for recycling and reusing the EPS by dissolving the EPS in the biosolvent. The invention also relates to the use of the biosolvent in combination with EPS, for the clean up of water contaminated by a discharge of hydrocarbons, and a process for the clean up of oil spills.

Inventors:
DUVAL MICHEL (CA)
Application Number:
PCT/CA2009/001156
Publication Date:
February 25, 2010
Filing Date:
August 17, 2009
Export Citation:
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Assignee:
DUVAL TECHNOLOGIES INC (CA)
DUVAL MICHEL (CA)
International Classes:
C08J11/08; C09K3/32; C10L1/04
Domestic Patent References:
WO2009068639A12009-06-04
Foreign References:
EP1438351A22004-07-21
US6270330B12001-08-07
US6098649A2000-08-08
US5629352A1997-05-13
CA2242535A11998-06-11
Attorney, Agent or Firm:
ROBIC (CA)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Utilisation d'un biosolvant pour la dissolution d'un matériau polymère aromatique solide, le biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu d'une estérification d'une huile d'origine végétale et/ou animale.

2. Utilisation selon la revendication 1 , dans laquelle l'ester d'alkyle est un ester de méthyle ou d'éthyle, les esters de méthyle et d'éthyle étant présents dans le biosolvant soit chacun seul, soit en mélange.

3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le biosolvant comprend en outre au moins un alcool choisi parmi un alcool primaire, un alcool secondaire et leur mélange.

4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le matériau polymère aromatique solide comprend du polystyrène.

5. Utilisation selon la revendication 4, dans laquelle le polystyrène est du polystyrène expansé.

6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le matériau polymère aromatique comprend un bitume.

7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le matériau polymère aromatique est un matériau d'asphalte choisi parmi un revêtement routier et un revêtement d'étanchéité.

8. Utilisation selon la revendication 7, dans laquelle le revêtement d'étanchéité est un bardeau d'asphalte.

9. Procédé de dissolution d'un matériau polymère aromatique en vue de recycler ou valoriser ce matériau, le procédé comprenant la mise en contact du matériau avec un biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu d'une estérification d'une huile d'origine végétale et/ou animale, entraînant la dissolution du matériau polymère aromatique et la formation d'un mélange comprenant le matériau polymère aromatique dissout et le biosolvant.

10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le matériau peut être préalablement broyé avant sa mise en contact avec le biosolvant.

11. Procédé de recyclage d'un matériau polymère aromatique solide, comprenant les étapes suivantes :

a) mettre en contact le matériau polymère aromatique solide avec un biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu d'une estérification d'une huile d'origine végétale ou animale, emmenant à la dissolution du matériau aromatique et à la formation d'un mélange liquide matériau aromatique dissout / biosolvant; b) séparer le matériau polymère aromatique du mélange formé à l'étape a); et c) récupérer le matériau polymère aromatique en vue d'être recyclé.

12. Procédé selon la revendication 11 , dans lequel le matériau polymère aromatique solide est broyé avant sa mise en contact à l'étape a) avec le biosolvant.

13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel, à l'étape b) la séparation du matériau polymère aromatique et du biosolvant comprend une pulvérisation du mélange issu de l'étape a) sous forme de gouttelettes de mélange, suivie d'une mise en contact des gouttelettes avec un mélange alcool/eau pour former par précipitation des agglomérats de matériaux polymères et suivie d'une récupération par filtration des agglomérats.

14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le mélange alcool/eau comprend environ de 10 à 20 % d'alcool par rapport au volume total du mélange, l'alcool étant choisi parmi le méthanol, l'éthanol et leur mélange.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, comprenant en outre une 5 étape de récupération du biosolvant et sa réutilisation à l'étape a) dans le but de recycler un nouveau matériau polymère aromatique solide.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, dans lequel l'ester d'alkyle est un ester de méthyle ou d'éthyle, les esters de méthyle et d'éthyle étant présents0 dans le biosolvant soit chacun seul, soit en mélange.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, dans lequel le biosolvant comprend en outre au moins un alcool choisi parmi un alcool primaire, un alcool secondaire et leur mélange. 5

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, dans lequel le matériau polymère aromatique solide comprend du polystyrène.

19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le polystyrène est du polystyrène 0 expansé.

20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, dans lequel le polystyrène est issu de déchets en polystyrène, lesdits déchets en polystyrène étant éventuellement souillés par des aliments. 5

21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, dans lequel le matériau polymère aromatique comprend un bitume.

22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, dans lequel le matériau o polymère aromatique est un matériau d'asphalte choisi parmi un revêtement routier et un revêtement d'étanchéité.

23. Procédé selon la revendication 22, dans lequel le revêtement d'étanchéité est un bardeau d'asphalte.

24. Une composition comprenant du polystyrène dissout dans un biosolvant, le biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu de restérification d'une huile d'origine végétale et/ou animale.

25. Utilisation d'une composition telle que définie dans la revendication 24, comme carburant.

26. Utilisation d'un biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu de restérification d'une huile d'origine végétale ou animale en association avec du polystyrène expansé, pour la dépollution d'eau contaminée par un déversement d'hydrocarbure(s).

27. Procédé de dépollution d'eau contaminée par un déversement d'hydrocarbure(s), comprenant :

a) mettre en contact une nappe d'hydrocarbure(s) présente sur l'eau avec un biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu de restérification d'une huile d'origine végétale ou animale; b) mettre en contact la nappe avec du polystyrène expansé, c) attendre la formation d'un amalgame biosolvant/polystyrène, et d) récupérer l'amalgame formé à l'étape c) pour dépolluer l'eau contaminée;

les étapes a) et b) étant effectuées dans cet ordre, dans l'ordre inverse ou simultanément.

28. Procédé selon la revendication 27, dans lequel le polystyrène expansé est préalablement broyé pour former des particules de polystyrène expansé.

29. Procédé selon la revendication 28, dans lequel avant l'étape b), on pulvérise sur le polystyrène expansé du biosolvant en quantité suffisante pour alourdir le polystyrène expansé.

30. Procédé selon l'une quelconque des revendications 27 à 29, dans lequel l'étape d) est effectuée par filtration de l'amalgame formé à l'étape c).

31. Procédé selon l'une quelconque des revendications 27 à 30, dans lequel l'ester d'alkyle est un ester de méthyle ou d'éthyle, les esters de méthyle et d'éthyle étant présents dans le biosolvant soit chacun seul, soit en mélange.

32. Procédé selon l'une quelconque des revendications 27 à 31, dans lequel le biosolvant comprend en outre au moins un alcool choisi parmi un alcool primaire, un alcool secondaire et leur mélange.

Description:
PROCÉDÉ DE SOLUBILISATION DE MATÉRIAUX POLYMÈRES

AROMATIQUES PAR L'UTILISATION D'UN BIOSOLVANT, ET

APPLICATION AU TRAITEMENT DES MARÉES NOIRES

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention appartient au domaine du recyclage et de la valorisation des matériaux en forte teneur aromatique tels que les polymères aromatiques ou les bitumes, et à la dépollution des eaux souillées par un hydrocarbure, notamment lors des marées noires.

La présente invention plus précisément a pour objet un procédé de recyclage destiné en particulier mais non exclusivement à un matériau d'emballage polymère, le polystyrène expansé (PSE), ou au matériau à base de bitume, en particulier mais non exclusivement aux bardeaux d'asphalte utilisés pour le recouvrement de toiture. Le procédé de recyclage repose sur l'utilisation d'un ester d'alkyle issu de l'estérification d'une huile végétale ou animale, et couramment appelé « biosolvant » ou « biodiesel ».

DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR

Le polystyrène et les bitumes présentent une forte aromaticité par la présence de groupements aromatiques sur les chaînes hydrocarbonées. Pour le polystyrène, ce groupement aromatique est le benzène. Un bitume est quant à lui constitué d'un mélange d'alphaltènes, d'hydrocarbures aromatiques à haut ou bas poids moléculaire, des d'hydrocarbures naphténo-aromatiques, d'hydrocarbures naphténiques, etc. Dans tous les cas, la présence des groupements aromatiques assure la cohésion des chaînes hydrocarbonées et une grande solidité du produit. En contrepartie, le recyclage de ces matériaux est donc difficile et nécessite des procédés chimiques et/ou mécaniques bien souvent très énergivores et peu compatibles avec la préservation de l'environnement.

Parmi les plastiques industriels usuels, le polystyrène est un produit de très grande diffusion, offrant un vaste champ d'application. L'application la plus connue du grand public est le polystyrène expansé ou PSE (parfois appelé "frigolite"), mousse blanche compacte qui sert à emballer les appareils sensibles aux chocs tels que les appareils électroménagers, électroniques ou du mobilier.

D'un point de vue environnemental, l'utilisation du PSE comme matériau d'emballage pose un problème pour son recyclage. Le PSE est en effet composé d'environ 98% d'air pour environ 2% de polystyrène, ce qui le rend léger mais très volumineux. En pratique, un camion de 120 m 3 peut transporter 500 kg d'emballage post-consommation en vrac. Le transport d'un grand volume de PSE, mais de faible densité, entraîne des dépenses énergétiques disproportionnées (notamment en ce qui concerne le carburant utilisé pour le transport).

La description qui suit résume des procédés connus de récupération du polystyrène expansé.

Procédé 1 : Le PSE est récupéré tel quel à l'état solide. Compte tenu des coûts reliés au transport, il est absolument non rentable d'envisager l'utilisation de ce procédé. Aussi, beaucoup de gaz à effet de serre sont émis, seulement pour le transport.

Procédé 2 : Le PSE est simplement broyé pour diminuer son volume. Un camion de 120 m 3 peut alors transporter environ 1000 kg de PSE broyé.

Procédé 3 : Le compactage

Le PSE est ramolli par chauffage et ensuite compacté sous forme de brique. Ce genre de procédé est décrit par exemple dans la demande de brevet n° WO 2007/000594 A1 (SCHEERES). Un camion de 120 m 3 peut alors transporter 15 à 90 tonnes de PSE. Ce procédé ne peut être rentable et abordable pour un utilisateur ayant de petites quantités de PSE à recycler ou éliminer. L'équipement pour le compactage est dispendieux et ce procédé est énergivore. Procédé 4 : Extrusion/granulation

LE PSE est chauffé puis extrudé de façon à former des granules. Un camion de 120 m 3 peut alors transporter 25 tonnes de granules PSE. Ce procédé ne peut être rentable et abordable pour un utilisateur ayant de petites quantités de PSE à éliminer, car l'équipement nécessaire à sa mise en œuvre est très dispendieux et énergivore.

Procédé 5 : Solubilisation du polystyrène expansé par un solvant organique

II existe de nombreux brevets et demandes de brevet décrivant la solubilisation du PSE dans un solvant organique tel que le brevet américain US 6.270.330 B1 (CHANG et al.) qui décrit un procédé de recyclage du polystyrène expansé incluant le broyage du résidu polystyrène et sa dissolution par l'utilisation d'un solvant. Ce brevet ne mentionne toutefois pas la nature du solvant utilisé pour la dissolution du polystyrène expansé.

En premier lieu, et de façon assez générale, le solvant utilisé est un solvant organique aromatique ou une huile aromatique, compatibles avec l'aromaticité des cycles benzéniques du polystyrène.

Par exemple, la société Sony Corporation (Japon) a mis au point un procédé de recyclage du polystyrène par l'utilisation du d-limonène. On peut citer les brevets US 6.086.783; 6.098.649; 6.169.121 ou 6.500.872. Le d-limonène (ou R-1-méthyl-4-prop-1-èn-2-yl-cyclohexène) est un solvant extrait des peaux d'agrumes, inflammable à basse température, très volatile et d'une disponibilité limitée. Ce procédé de recyclage comprend en outre la récupération par évaporation et condensation du d- limonène après avoir liquéfié le PSE, ce qui représente une consommation d'énergie importante.

L'abrégé de la demande de brevet japonais n 0 JP 2000327831 (TAKESHI) décrit le traitement des déchets de polystyrène par l'utilisation de solvants aromatiques choisis parmi le 1,4- diméthylnaphthalène, le méthylnapthalène, la décaline, le chloronaphthalène et le nitrobenzène. Les solvants utilisés sont chers et difficilement utilisables dans le cadre d'un procédé de dissolution à grande échelle. La demande de brevet japonais n° JP 07242770 (NORIFUMI) décrit l'utilisation du styrène comme solvant pour la dissolution de polystyrène expansé.

Le brevet américain n° US 7.563.829 B2 (YUAN), décrit une méthode de traitement et de recyclage des déchets à base de polystyrène comprenant la dissolution de ces déchets dans un mélange d'isomères 1 ,3 et 1 ,4 diméthylbenzène, et l'addition de pigments colorés. Le matériau obtenu est alors utilisé comme matériau adhésif ou de recouvrement.

La demande de brevet chinois n 0 CN 1003335539 (XU) décrit une méthode pour recycler le polystyrène expansé incluant la dissolution du polystyrène avec de l'huile d'orange. Un second solvant, comprenant des alcools ou des esters, est ajouté à la solution afin de faire précipiter le polystyrène qui est ensuite filtrer pour le séparer du solvant. Le résidu de polystyrène obtenu peut être réutilisé pour la fabrication d'un nouveau polystyrène expansé.

Le solvant utilisé, bien que d'origine naturelle, est dispendieux et difficile à utiliser dans le cadre d'un procédé de solubilisation à grande échelle.

Il est également connu que le polystyrène expansé peut être dissous par l'utilisation de solvants organiques à forte polarité.

Par exemple, le brevet européen n° EP 1.550.536 B1 (SEKI et al.) décrit l'utilisation de solvants chlorés ou du tétrahydrofurane (THF). Le procédé de recyclage du polystyrène expansé décrit comprend une première étape de réduction du volume du polystyrène expansé par compression à l'aide d'un extrudeur pour faire fondre partiellement le polystyrène expansé sans chauffage externe et produire ainsi un lingot de résine compressée. Ce lingot étant par la suite dissout en versant la résine polystyrène expansée à volume réduit dans le solvant et en mélangeant la solution polystyrène dissoute. Finalement, le solvant est évaporé de façon à être séparé de la résine polystyrène par chauffage de la solution polystyrène à une température de 200 0 C au moins et extruder la résine polystyrène pour produire un produit extrudé. De façon préférentielle, le solvant utilisé est du chlorure d'éthylène qui peut être mélangé avec un hydrocarbure insaturé ayant de 5 à 7 atomes de carbone et/ou époxyde. Le procédé revendiqué dans le brevet européen n° EP 1.550.536 B1 comprend donc à la fois une étape de compression/chauffage telle que celle décrite ci-dessus et l'utilisation de solvants organiques pour la dissolution du polystyrène. La nature des solvants utilisés est toutefois préjudiciable à l'environnement dans la mesure où ce sont des solvants chlorés. De plus, l'étape de chauffage est une étape très énergivore et non souhaitable dans un processus de recyclage respectueux de l'environnement.

La demande de brevet chinois publiée sous le n° CN 101153090, décrit une méthode pour recycler des déchets contenant du polystyrène. Le procédé comprend notamment le broyage du PSE en particules de tailles comprises entre 50 à 80 mm, qui sont ensuite ajoutées à un solvant à base de Nylon™. De l'eau est ensuite ajoutée pour séparer le solvant de la résine polystyrène. La résine est ensuite séchée, écrasée pour former des granulés. Cette méthode nécessite donc un processus de broyage énergivore ainsi que l'utilisation d'un solvant coûteux.

La demande de brevet japonais n° JP 2000344936 décrit l'utilisation de la décaline ou du chlorure de méthylène pour dissoudre le PSE. La concentration est comprise de préférence entre 0,005 et 50% en poids.

L'abrégé de la demande de brevet coréen n° KR 20030069008 décrit la dissolution de déchets de polystyrène dans l'utilisation d'un solvant organique choisi parmi la diméthylamine, diisopropylamine, triméthylamine, N-propylamine, l'éthylène glycol monométhyléther, l'éthylène glycol monoéthylène éther, dichloropropane, le polyéthylène glycol alkyléther, l'acétone méthyléthyl et le trichloro isopropanol.

Le brevet n 0 US 5.629.352 (SHIITO et al.) décrit l'utilisation d'un éther de glycol pour la solubilisation du PSE.

La demande de brevet n° US 2008/0221228 (NOTARI et al.) décrit l'utilisation de carbonate de diméthyle pour la solubilisation du PSE. La demande de brevet n° WO 2005/073303 (POUTCH et al.) décrit l'utilisation de divers solvants aromatiques, cétones, esters, alcanes.

La demande de brevet français n° FR 2.649.353 (MENDY) décrit l'utilisation d'huile végétale pour la dissolution du PSE dans un procédé à chaud en présence d'huile de pin, permettant d'obtenir à froid un produit solide.

b) Le recyclage des bardeaux d'asphalte

Selon un procédé connu, les matériaux de couverture de toit à base de bitume, appelés « bardeaux d'asphaltes », sont fabriqués selon un processus continu, qui met en ouvre une armature en feutre organique (papier) servant de soutien aux autres couches qui viennent s'y ajouter. Le feutre organique est saturé et enduit d'asphalte chaud, la face supérieure est alors enrobée d'une couche protectrice de granules (par exemple en céramique) résistante aux ultra-violets.

La durée normale d'un toit varie de 20 à 30 ans selon la qualité du bardeau utilisé. Il faut alors remplacer le bardeau usagé par un bardeau neuf, ce qui entraîne la production en quantité importante de rejets, généralement non recyclés et enfouis en site d'enfouissement (décharge).

Les techniques actuelles de recyclage des bardeaux d'asphalte (voir par exemple, celle décrite par le brevet canadien n° 2.242.535 ou la demande de brevet canadien n° 2.310.490), nécessitent le broyage du bardeau à chaud (température comprise entre 175 et 230 0 C), ce qui entraîne là encore un coup énergétique et non souhaité pour une technique de recyclage. Les granulats obtenus constituent un nouveau matériau pouvant être utilisé, par exemple, dans la construction d'asphalte routier.

Il n'existe pas à ce jour de procédé de dissolution d'un matériau bitumineux compatible avec l'environnement, permettant une récupération valorisée de ce matériau. c) La dépollution d'eaux souillées

La pollution occasionnée par le déversement accidentel d'hydrocarbures dans l'eau d'une rivière, d'un lac ou d'une mer pose un important problème environnemental. Le nettoyage de l'eau doit être rapide et efficace afin de protéger la faune et la flore touchées par cette pollution. Là encore, la présence dans les hydrocarbures, et notamment le pétrole brut, d'hydrocarbures aromatiques, entraîne une forte cohésion des chaînes hydrocarbonées difficiles à séparer, formant de larges amalgames au contact de l'eau froide.

A l'heure actuelle, ces déversements d'hydrocarbures sont traités par des produits dispersants. Les produits dispersants sont des mélanges de tensioactifs sous forme liquide et de solvants. Les tensioactifs contenus dans le dispersant se concentrent à l'interface huile - eau et modifient les équilibres existant entre dispersion naturelle et émulsification. Ils défavorisent la formation d'émulsion inverse ou «mousse au chocolat» (incorporation de gouttes d'eau dans l'huile) et favorisent la dispersion (fractionnement du film d'huile en surface et mise en suspension de l'huile dans la colonne d'eau sous forme de gouttelettes). En d'autres termes, l'application de dispersant conjugué à l'agitation naturelle de l'eau permet de réduire la formation de « mousse au chocolat » et d'augmenter la mise en suspension de l'huile dans l'eau : c'est la phase primaire de la dispersion. Par la suite, les courants et la turbulence naturelle assurent la véritable dissémination ou «dispersion» des gouttelettes d'huile dans un plus grand volume d'eau : c'est la phase secondaire de la dispersion.

On comprendra que cette méthode n'implique pas le retrait du polluant du milieu dans lequel il a été versé et que, bien que l'hydrocarbure disparaisse par dissémination, la pollution demeure.

L'inconvénient majeur des procédés de dissolution du polystyrène décrit dans l'art antérieur réside en l'utilisation de solvants chimiques d'origine pétrolière souvent très coûteux et peu compatibles avec l'environnement. A l'exception du d-limonène qui toutefois est un produit coûteux, volatile et difficile à produire et utilisé au sein d'un procédé à chaud énergivore. II existe donc un réel besoin d'un nouveau procédé de dissolution de matériaux polymères aromatiques, tels que les matériaux d'emballage en PSE ou bitumineux tels que les bardeaux d'asphalte, par l'utilisation d'un solvant bon marché et respectueux de l'environnement, et permettant une transformation rapide du matériau sur le site de récupération ou lors du transport afin de réduire le volume du matériau, limitant ainsi les coûts liés au transport du matériau recyclé.

Il existe aussi un réel besoin d'un nouveau procédé de nettoyage ou dépollution d'eau souillée par un déversement d'hydrocarbure, tel une huile ou du pétrole, respectueux de l'environnement et permettant une élimination complète du polluant du milieu où il a été versé.

SOMMAIRE DE L'INVENTION

La présente invention a pour premier objet l'utilisation d'un biosolvant pour la dissolution d'un matériau polymère aromatique solide, le biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu d'une estérification d'une huile d'origine végétale et/ou animale.

L'invention a aussi pour objet un procédé de dissolution d'un matériau polymère aromatique en vue de recycler ou valoriser ce matériau. Le procédé selon l'invention comprend la mise en contact du matériau avec un biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu d'une estérification d'une huile d'origine végétale et/ou animale. Cette mise en contact entraîne la dissolution du matériau polymère aromatique et la formation d'un mélange comprenant le matériau polymère aromatique dissout et le biosolvant.

De façon préférentielle, le matériau peut être préalablement broyé avant sa mise en contact avec le biosolvant.

L'invention a de plus pour objet un procédé de recyclage d'un matériau polymère aromatique solide. Ce procédé comprend les étapes suivantes : a. mettre en contact le matériau polymère aromatique solide avec un biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu d'une estérification d'une huile d'origine végétale ou animale, emmenant à la dissolution du matériau aromatique et à la formation d'un mélange liquide matériau aromatique dissout / biosolvant;

b. séparer le matériau polymère aromatique du mélange formé à l'étape a); et

c. récupérer le matériau polymère aromatique en vue d'être recyclé.

De façon préférentielle, le matériau polymère aromatique solide est broyé avant sa mise en contact à l'étape a) avec le biosolvant.

De façon préférentielle, à l'étape b) la séparation du matériau polymère aromatique et du biosolvant comprend une pulvérisation du mélange issu de l'étape a) sous forme de gouttelettes de mélange. Cette pulvérisation est suivie d'une mise en contact des gouttelettes avec un mélange alcool/eau pour former par précipitation des agglomérats de matériaux polymères. Cette mise en contact est suivie d'une récupération par filtration des agglomérats.

L'alcool utilisé dans le mélange alcool/eau est préférentiellement du méthanol ou de l'éthanol en une quantité variant d'environ 10 à 20 % par rapport au volume total de mélange eau/alcool.

Préférentiellement, le procédé de recyclage comprend en outre une étape de récupération du biosolvant et sa réutilisation à l'étape a) dans le but de recycler un nouveau matériau polymère aromatique solide.

L'invention a de plus pour objet une composition comprenant du polystyrène, préférentiellement expansé, dissout dans un biosolvant, le biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu de l'estérification d'une huile d'origine végétale et/ou animale. L'invention a de plus pour objet l'utilisation d'une composition telle que définie ci-dessus, comme carburant, pour le fonctionnement par exemple d'un moteur, d'une centrale thermique ou d'une cimenterie.

Selon un autre aspect de la présente invention, il a été découvert qu'un biosolvant en association avec du polystyrène pouvaient être utilisés dans le traitement des eaux souillées par un déversement d'hydrocarbure(s).

L'invention a donc également pour objet l'utilisation d'un biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu de l'estérification d'une huile d'origine végétale ou animale en association avec du polystyrène expansé, pour la dépollution d'eau contaminée par un déversement d'hydrocarbure(s).

L'invention a de plus pour objet un procédé de dépollution d'eau contaminée par un déversement d'hydrocarbure(s). Le procédé comprenant les étapes suivantes: a. mettre en contact une nappe d'hydrocarbure(s) présente sur l'eau avec un biosolvant comprenant un ester d'alkyle issu de l'estérification d'une huile d'origine végétale ou animale; b. mettre en contact la nappe avec du polystyrène expansé, si nécessaire préalablement broyé pour former des particules de polystyrène expansé, c. attendre la formation d'un amalgame biosolvant/polystyrène, et d. récupérer l'amalgame formé à l'étape c) pour dépolluer l'eau contaminée.

Il est à mentionner que les étapes a) et b) peuvent être effectuées dans cet ordre, dans l'ordre inverse (soit l'étape b) avant l'étape a)), ou simultanément.

De façon préférentielle, l'étape d) du procédé de dépollution selon l'invention est effectuée par filtration de l'amalgame formé à l'étape c).

Préférentiellement, l'ester d'alkyle mentionné ci-dessus est un ester de méthyle ou d'éthyle. Ces esters de méthyle ou d'éthyle peuvent être présents seuls dans le biosolvant ou sous la forme d'un mélange de ces deux esters.

Préférentiellement, le biosolvant comprend en outre au moins un alcool choisi parmi un alcool primaire, un alcool secondaire et leur mélange. Par exemple, le biosolvant peut comprendre Une certaine quantité de méthanol, d'éthanol, de propanol, de butanol et/ou d'isopropanol. Plus préférentiellement, le biosolvant comprend du méthanol.

Selon un premier aspect de l'invention décrite ci-dessus, le matériau polymère aromatique solide comprend du polystyrène. Préférentiellement, le polystyrène est du polystyrène expansé.

Selon un second aspect de l'invention décrite ci-dessus, le matériau polymère aromatique peut comprendre un bitume ou peut être un matériau d'asphalte choisi parmi un revêtement routier et un revêtement d'étanchéité. Préférentiellement, le revêtement d'étanchéité à recycler est un bardeau d'asphalte.

L'invention réside donc dans l'utilisation d'un biosolvant pour dissoudre un matériau polymère aromatique solide, tels que le polystyrène expansé ou des matériaux d'asphalte. Le biosolvant utilisé comprend des esters d'huile végétale ou animale qui ont la propriété de dissocier rapidement les chaînes hydrocarbonées aromatiques constituantes de ces matériaux, et donc de les dissoudre. Les biosolvants utilisés sont issus de la transformation de végétaux ou de graisses animales. Ils ont disponibles en de grandes quantités à un prix permettant de rendre rentable et attractif le procédé de recyclage de ces matériaux, procédé qui découle de cette dissolution.

Le procédé de dissolution ou de recyclage selon l'invention est particulièrement adapté pour le recyclage de PSE souillé par des aliments comprenant des corps gras (lipides), des sucres ou des protéines. Ces aliments sont solubles dans le biosolvant. Il n'est donc pas obligatoire de laver le PSE avant l'application du procédé, ce qui représente un avantage important d'un point de vue environnemental.

La composition obtenue présente aussi des aspects fort intéressants de revalorisation, tel que par exemple son emploi comme carburant. La composition peut être aussi utilisée comme base de départ de formation de nouveaux matériaux.

De plus, lorsque le polystyrène et le biosolvant sont répandus sur une nappe d'hydrocarbures lors d'un déversement accidentel, ils permettent un moyen simple et efficace de récupérer ces hydrocarbures sous forme d'amalgames facilement récupérables et ainsi permettre un nettoyage rapide et efficace de la zone du déversement.

L'invention et ses divers avantages ressortiront mieux de la description non limitative qui va suivre de modes de réalisation préférentiels.

DESCRIPTION DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRENTIELS DE L'INVENTION

Définitions de certains termes et expressions

Par « PSE » on entend polystyrène expansé, parfois appelé "frigolite", mousse blanche compacte qui sert préférentiellement à emballer les appareils sensibles aux chocs tels que les appareils électroménagers, électroniques ou du mobilier.

Par « biosolvant », aussi appelé « biodiesel », on entend tout produits issus de l'estérification d'huile et/ou gras d'origine animale et/ou végétale. L'huile ou le gras pouvant être neuf ou usagé (post consommation).

Le biosolvant utilisé est préférentiellement un ester de méthyle ou d'éthyle issu de l'estérification d'huile végétale ou animale.

Le biosolvant peut être aussi un mélange en toute proportion d'ester de méthyle et d'ester d'éthyle issus ou non de toute huile végétale, de toute huile animale, de tout gras animal, d'huile végétale et huile/gras animal usé(es) ou non et d'huile extraite d'algues marines.

Le matériau d'asphalte mentionné ci-dessus comprend tout matériau connu comprenant un bitume ou un asphalte, tel un bardeau d'asphalte, un revêtement routier ou d'étanchéité, etc.

Par « hydrocarbure » on entend tout produit chimique carboné d'origine pétrolière mais aussi tout autre produit hydrocarboné tels que des huiles ou gras d'origines végétales ou animales.

Dans ce qui suit, quand le terme « environ » est utilisé, il faut comprendre que les mesures indiquées dans la présente description ont une précision qui ne peut pas être inférieure à la précision de l'appareil ayant permis d'obtenir lesdites mesures. Il est communément accepté qu'une précision de 10% d'une mesure est acceptable et inclut le terme « environ ».

1) Recyclage du polystyrène expansé (PSE) :

Tel que mentionné ci-dessus, l'invention concerne l'utilisation d'un biosolvant pour le recyclage d'un matériau polymère aromatique ou matière plastique. En effet, il a été découvert de façon surprenante qu'un biosolvant dissout rapidement le polystyrène expansé (PSE).

A titre d'exemples non limitatifs de biosolvant, on peut citer l'ester de méthyle ou de l'ester d'éthyle obtenu par transformation chimique (estérification) de toutes huiles végétales. Les végétaux utilisés dans la fabrication de l'huile peuvent être choisis parmi ceux bien connus dans le domaine des huiles végétales et sans limitation, telles que le colza, le maïs, le blé, l'orge, les noix de tout type, les algues marines tels que les algues unicellulaires, etc.

Les biosolvant peuvent être aussi obtenus par transformation chimique des huiles et graisses usées provenant des restaurants ou institutions où l'on utilise de l'huile végétale ou animale à des fins alimentaires. L'ester de méthyle (EMHV) désigne le biosolvant dont l'alcool méthylique est utilisé lors du processus de transformation. L'ester d'éthyle (EEHV) désigne le biosolvant dont l'éthanol est utilisé lors du processus de transformation.

Le biosolvant utilisé peut comprendre en outre une certaine quantité d'alcool, préférentiellement de 10 à 80%. Cet alcool peut être un alcool primaire, tel que du méthanol, de l'éthanol, du propanol, du butanol, ou un alcool secondaire, tel que de l'ispropanol. Le biosolvant peut également comprendre un mélange de ces alcools. Par exemple, une certaine quantité de méthanol dans le biosolvant accélérera la dissolution du matériau polymère aromatique par le biosolvant.

Tel que mentionné ci-dessus, l'invention concerne également différents procédés de recyclage de matériaux polymères, et notamment mais non exclusivement le polystyrène expansé.

A titre d'exemple non limitatif, le procédé suivant a été mis au point.

Selon un mode préférentiel de l'invention, le procédé de récupération consiste à placer chez un client un réservoir contenant une quantité appropriée de biosolvant, et à solubiliser ou dissoudre le PSE qui sera ensuite récupéré sous la forme d'un mélange biosolvant / PSE liquéfié.

Le réservoir a une ouverture située au sommet permettant l'introduction du PSE. Immédiatement après l'introduction du PSE dans le réservoir, le PSE sera en contact avec le biosolvant qui va le dissoudre.

Le réservoir à biosolvant peut être aussi équipé d'une pompe qui a pour but de faire circuler le biosolvant afin d'arroser le PSE contenu dans le réservoir, et ainsi solubiliser plus rapidement le PSE. Un module de broyage peut être également installé sur le réservoir contenant le PSE. Le PSE réduit en fines particules se liquéfiera beaucoup plus rapidement dans le réservoir.

Environ 1/3 du volume du réservoir est occupé par le biosolvant et les 2/3 restants demeurent disponibles pour contenir le PSE introduit. D'autres proportions peuvent être utilisées sans sortir du cadre de l'invention. Il n'est pas nécessaire de briser ou broyer les morceaux de PSE, tels que ceux issus d'emballage, avant de les plonger dans le réservoir de biosolvant.

Le PSE est composé d'environ 2% de polystyrène pour environ 98% d'air. La dissolution du PSE par le biosolvant correspond à une réduction de 98% en volume du PSE qui a été introduit.

Le réservoir peut être équipé à son sommet d'un orifice permettant le remplissage de biosolvant frais et à sa base d'un orifice de drainage. Le PSE dissout dans le biosolvant forme un liquide visqueux homogène. La viscosité dépend du rapport entre la quantité de biosolvant et de PSE dissout. Tel que cela est connu de l'Homme de l'art, la viscosité d'un liquide dépend également de la température. Par temps froid, pour un réservoir placé à l'extérieur, la quantité de PSE introduite dans le biosolvant devra être contrôlée pour permettre sa récupération.

A température ambiante, le biosolvant demeure efficace pour une solubilisation du PSE jusqu'à ce que le rapport PSE solubilisé soit d'environ 60% en poids du poids du biosolvant frais. Par exemple, 100 kg de solvant vont demeurer efficaces jusqu'à ce que 60 kg de PSE ait été liquéfié. Par température ambiante, on entend une température de l'ordre de 10 à 3O 0 C.

Un camion pompe, équipé de deux réservoirs peut venir récupérer le mélange PSE / biosolvant chez le client. Préférentiellement, le premier réservoir récupère ce mélange, tandis que le second réservoir contient du biosolvant frais dont le client aura besoin pour effectuer un nouveau procédé de dissolution de ses déchets en PSE. Le réservoir comporte préférentiellement une indication claire (étiquette ou autre) relative à la nature du solvant frais devant être transféré du camion au réservoir. Quand le degré de saturation en PSE du biosolvant est atteint, selon la température ambiante, le camion retourne à l'usine de recyclage pour transférer le chargement dans le réservoir de l'usine. Le réservoir du camion est alors rechargé de la quantité requise de solvant frais.

Ce premier dispositif est très simple à installer et particulièrement adapté aux clients qui ont un faible débit de PSE à recycler. Pour les clients ayant un plus gros débit de PSE à éliminer, le PSE pourra être acheminé à une usine de traitement qui appliquera le procédé selon l'invention décrit ci-dessus selon un mode préférentiel. L'usine pourra également comprendre un système de valorisation comprenant les étapes de séparation du PSE du biosolvant. Le biosolvant récupéré pourra être alors réutilisé pour la dissolution de PSE.

Il est à noter que selon un aspect de la présente invention, le mélange issu de la dissolution du PSE dans le biosolvant peut être utilisé comme carburant, par exemple pour les besoins énergétiques d'un moteur, d'une centrale thermique ou d'une cimenterie.

Ce mélange pourra également être transporté jusqu'à une usine de traitement où il sera valorisé en divers produits.

II est également important de mentionner que le procédé de dissolution ou de recyclage selon l'invention peut comprendre une étape de filtration du mélange biosolvant / PSE afin d'élimer les matières solides (ferrailles, broches, etc).

De plus, le procédé de dissolution ou de recyclage selon l'invention est particulièrement adapté pour le recyclage de PSE souillé par des aliments. Ces aliments comprennent en général un mélange de corps gras (lipides), de sucres (hydrates de carbone) et de protéines, qui imprègnent les PSE, rendant celui-ci difficilement lavable. Le PSE étant dissous, les aliments sont entraînés ou dissouts dans le biosolvant, et il n'est donc pas obligatoire de laver le PSE avant l'application du procédé, ce qui représente un avantage important d'un point de vue environnemental.

2) Recyclage d'un bardeau d'asphalte

5 Tel que mentionné ci-dessus, selon un autre aspect de l'invention, le biosolvant peut être utilisé pour dissoudre et/ou pour recycler un matériau d'asphalte contenant une forte quantité de bitume, tel qu'un bardeau d'asphalte utilisé pour étanchéifier une toiture.

Le biosolvant dissout rapidement l'asphalte contenu dans le bardeau, permettant ainsi de o séparer l'asphalte du reste des composants du bardeau que sont le papier et les matériaux inorganiques (roches, céramique, etc).

Préférentiellement, le bardeau à recycler est préalablement cassé en morceaux plus fins, puis ces morceaux sont mélangés avec une quantité adéquate de biosolvant. Le mélange peut 5 être légèrement chauffé (température inférieure à environ 65° C) afin de faciliter la dissolution de l'asphalte. Le mélange est ensuite filtré par un moyen connu de l'art afin de séparer les matériaux non solubles dans le mélange asphalte / biosolvant.

Le mélange liquide asphalte / biosolvant est ensuite récupéré pour être soit utilisé tel quel 0 comme carburant, soit traité à nouveau afin de séparer l'asphalte du biosolvant. Le biosolvant peut alors être réutilisé pour recycler un nouveau lot de bardeau à recycler. L'asphalte seul récupéré peut également être valorisé pour une utilisation spécifique.

3) Dépollution d'eaux souillées par un hydrocarbure 5

Tel que mentionné ci-dessus, il a été découvert qu'un biosolvant en association avec un matériau polymère pouvaient être utilisés dans le traitement des eaux souillées par un déversement d'hydrocarbure. Préférentiellement ce matériau polymère est du polystyrène expansé. 0 Le procédé suivant a été réalisé en laboratoire sur une quantité d'eau propre d'environ 200 litres. Environ 1 litre d'huile à moteur usagée a été déversé dans le réservoir d'eau potable. Il s'est alors formé une nappe surnageante d'huile, reproduisant ainsi, et à température ambiante, une pollution d'eau par un hydrocarbure.

Le traitement de dépollution a consisté en premier lieu à verser sur la surface de l'eau polluée, de préférence par pulvérisation, environ 0,5 litre de biosolvant constitué en majorité d'ester méthylique, éthylique ou un mélange des deux.

Environ 300 grammes de PSE, à recycler ou non, ont été broyés afin de former des particules. Étant donné la légèreté du PSE et pour éviter que celui-ci ne s'envole sous l'effet du vent, le PSE est ensuite préférentiellement traité par vaporisation de biosolvant. Les particules de PSE s'agglutinent et s'alourdissent. Cela permet également de débuter la dissolution du PSE avant que ce dernier ne soit répandu sur la nappe d'huile.

Le PSE est ensuite dispersé sur la surface d'huile à traiter. Le biosolvant déversé au préalable sur la nappe et vaporisé sur le PSE, dissous le PSE qui se liquéfie. Il se forme alors un amalgame sous forme de pâte plus ou moins épaisse comprenant l'huile, le biosolvant et le PSE liquéfié.

Le ou les amalgames solides sont alors récupérés par filtration de l'eau. L'eau ainsi traiter a été testée comme étant parfaitement potable. La totalité de l'huile déversée ayant été retirée du réservoir.

En mer des filets accrochés à des bateaux pourraient être utilisés pour récupérer les amalgames.

Préférentiellement, lors de l'application de ce procédé sur une grande surface d'eau (lac, rivière, océan), une barrière flottante en PSE pourra être installée autour de la nappe d'hydrocarbure afin de faciliter la récupération des amalgames formés. La barrière flottante étant en PSE, elle pourra être ramassée en même temps que les amalgames, et sera dissoute par le biosolvant.

Bien que différents modes de réalisation préférés de l'invention aient été décrits en détail ci- dessus, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation préférés. Des changements et des modifications pourraient en fait être effectués par une personne versée dans le domaine sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention.