À l'intérieur de l'objectif lunaire d'Eastman pour des plastiques circulaires à l'infini

Deux pas en avant

Une ancienne entreprise chimique vise à révolutionner le recyclage des plastiques. Cela peut-il faire une différence matérielle?

Par Joël Makower

11 mai 2020

Une vue aérienne du siège social d'Eastman à Kingsport, dans le Tennessee.

À première vue, le site industriel tentaculaire, couvrant environ 900 acres à Kingsport, Tennessee, semble n'être qu'une autre usine de fabrication de produits chimiques. Il y a des centaines de bâtiments et d'innombrables kilomètres de tuyaux, de convoyeurs, de distillateurs, de tours de refroidissement, de vannes, de pompes, de compresseurs et de commandes. Il ne semble pas exactement ou ne se sent pas particulièrement remarquable.

Mais quelque chose d'extraordinaire se passe dans cette usine chimique d'Eastman : deux processus révolutionnaires pour transformer les déchets plastiques de toutes sortes en nouveaux plastiques, en continu, sans perte de qualité.

L'année dernière, la société a annoncé deux initiatives majeures :

Avec CRT et PRT, les plastiques difficiles à recycler peuvent être recyclés un nombre infini de fois, explique Eastman, créant des produits qui peuvent revendiquer des niveaux élevés de contenu recyclé certifié - une véritable boucle fermée.

Les deux technologies arrivent ou arriveront sur le marché, il est donc trop tôt pour les qualifier de succès. Pourtant, ils représentent l'histoire d'une entreprise industrielle héritée qui cherche à se réinventer en s'attaquant simultanément à la crise climatique, au fléau des déchets plastiques et à la nécessité d'accélérer l'efficacité des ressources pour répondre aux besoins matériels de 10 milliards de personnes d'ici le milieu du siècle.

Si cela fonctionne, cette icône d'entreprise à l'ancienne pourrait devenir un chef de file de l'économie circulaire émergente.

Eastman, qui célèbre son centenaire cette année, a été fondée par George Eastman, l'entrepreneur qui, à la fin des années 1880, a lancé la Eastman Kodak Company. ("Kodak" était un mot inventé qu'il a ajouté à son nom de famille.) En cours de route, il a démocratisé presque à lui seul la photographie (et a engendré d'innombrables "moments Kodak") grâce à la production d'appareils photo, de films, de produits chimiques de traitement et de produits connexes. Et services.

En 1920, à la suite de la Première Guerre mondiale, l'entreprise d'Eastman souffrait d'une pénurie de matières premières, notamment de papier photographique, de verre optique et de gélatine, ainsi que de nombreux produits chimiques - tels que le méthanol, l'acide acétique et l'acétone - nécessaires pour produire et traiter les pellicules. et impressions. Il a déterminé qu'assurer l'avenir de son entreprise nécessiterait l'autonomie. Il a entrepris de trouver un emplacement approprié pour une installation de production de produits chimiques détenue et exploitée par Kodak.

Kingsport s'est avéré être le bon endroit, situé dans ce que l'on appelle l'empire des montagnes, qui s'étend sur une partie du sud-ouest de la Virginie et des comtés montagneux du nord-est du Tennessee. Elle avait facilement accès à deux matières premières vitales pour Kodak : la fibre de bois pour fabriquer la cellulose, le matériau clé des pellicules photographiques ; et le charbon, qui alimentait ses chaudières pour produire de la vapeur et de l'électricité, et plus tard serait utilisé pour produire du gaz synthétique - gaz de synthèse - pour créer les produits chimiques acétyle nécessaires à la fabrication de films, de plastiques et de textiles.

À partir de ces deux matières premières, Eastman Chemical, une filiale de Kodak, est devenue une puissance économique dans l'empire de la montagne, se développant dans son propre empire de plus de 50 sites de fabrication dans le monde.

L'entreprise s'est adaptée et a prospéré à partir des temps changeants. À la fin des années 1920, par exemple, la demande de films pour films personnels et le besoin croissant de films radiographiques ont conduit Eastman Chemical à produire de l'anhydride acétique, le matériau de base des émulsions photographiques. Dans les années 1930, l'entreprise se tourne vers la production d'acétate de cellulose pour fabriquer des fibres textiles. Le boom automobile des années 1940 et 1950 a conduit Eastman à produire des produits chimiques et des matériaux essentiels à la conception et à la production automobiles. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le site de Kingsport a été tristement célèbre pour fabriquer du RDX, un puissant explosif — un million et demi de livres par jour, à son apogée. À la fin de la Seconde Guerre mondiale, Eastman gérait un projet de production d'uranium enrichi pour le projet Manhattan. Après la guerre, les fibres de polyester pour textiles et autres produits sont devenus et restent un secteur d'activité important.

George Eastman n'a pas vécu pour voir une grande partie du succès qu'il a catalysé. Il mourut en 1932 par suicide, une seule balle dans le cœur.

Dans les années 1990, l'activité de photographie de Kodak s'est assombrie avec l'avènement des appareils photo numériques - la société a mis du temps à s'adapter et a été écrasée par des concurrents plus agiles - et la société a séparé sa division chimique en 1994 pour aider à rembourser la dette. (Eastman, la société, a supprimé "produit chimique" de son image de marque, mais pas de son nom légalement constitué.)

Les dernières innovations d'Eastman, ainsi que son pivot pour placer la durabilité au cœur de sa stratégie, ont été dynamisés par son actuel président-directeur général, Mark Costa. Ancien consultant en gestion - Eastman était l'un de ses clients - et brandissant des diplômes de Berkeley et de Harvard, Costa a rejoint l'entreprise en 2006 pour diriger la stratégie, le marketing et le développement commercial avant de monter au bureau du coin en 2014. Sous sa direction, l'entreprise a accéléré sa transformation de la chimie aux matériaux de spécialité.

"Lorsque nous sommes sortis de la grande récession de 2009 et que nous avons commencé à réfléchir à notre portefeuille d'innovations, nous pensions déjà très sérieusement à la durabilité", m'a dit Costa lors d'un déjeuner dans son bureau début mars, avec une vue panoramique d'une réserve naturelle et d'un parc cédé par Eastman à la ville de Kingsport. "Nous savions que l'économie circulaire et être beaucoup plus efficace avec le carbone était une bonne idée."

Mark Costa, PDG d'Eastman (Photo publiée avec l'aimable autorisation d'Eastman)

"Cette idée de circularité n'est pas nouvelle pour nous", a-t-il ajouté. "Dans toutes nos innovations - j'étais responsable du portefeuille d'innovation depuis 2009 - nous exigeions que tout ce que nous faisions soit lié à un moteur de durabilité. Depuis le début."

Les deux nouvelles technologies de "renouvellement" d'Eastman sont, dans une certaine mesure, des extensions naturelles de produits et services qui font depuis longtemps partie de la boîte à outils d'Eastman. Maintenant, réutilisés et modifiés pour une ère de durabilité et de circularité, ils positionnent l'entreprise pour aborder l'un des Saint Graal de l'économie circulaire : transformer les déchets plastiques en nouveau plastique avec les mêmes caractéristiques de performance et de qualité.

L'attention croissante portée au problème mondial des déchets plastiques a mis en lumière de nombreux défis sérieux de collecte, de tri et de recyclage du plastique en nouveau plastique dans une boucle fermée en permanence.

Pour commencer, seuls quelques types de plastiques sont régulièrement collectés et recyclés, en fonction des infrastructures disponibles et de la demande du marché : PET et HDPE — n° 1 et 2, respectivement, dans les codes d'identification de résine SPI développés à la fin des années 1980 par la Société. de l'Industrie des Plastiques. La plupart des autres - SPI nos 3 à 7 - sont techniquement possibles à recycler mais manquent à la fois d'infrastructures et de marchés dans la plupart des endroits.

Le pire de tout est la montagne croissante d'emballages multi-matériaux - couches sur couches de polymères mélangés, papiers, stratifiés et feuilles - sous la forme de boîtes de jus, de sachets de ketchup, de tubes de dentifrice et d'innombrables autres choses. Ces matériaux Franken sont un non-démarreur pour la plupart des systèmes de recyclage modernes. Le mieux que l'on puisse espérer, c'est qu'ils soient recyclés en un produit durable - par exemple, du gazon artificiel, des meubles en plastique ou une pale de ventilateur d'automobile - qui finira par s'user et finira comme un déchet non recyclable dans une décharge. Seule une infime fraction de ces plastiques s'échappent des décharges comme lieu de repos final.

Le tri de tous ces plastiques est un autre problème. Même si les plastiques 3 à 7 étaient facilement recyclables, séparer les différents types de polymères les uns des autres est une tâche à forte intensité de main-d'œuvre, en supposant que l'infrastructure était là pour le gérer. Et compte tenu du prix historiquement bas du pétrole, même avant le récent krach boursier, le plastique recyclé reste non compétitif par rapport au vierge pour de nombreuses applications. Ces produits pétrochimiques sont tout simplement trop bon marché.

Ainsi, la capacité d'Eastman à transformer tous les déchets plastiques en leurs molécules constitutives et à les réutiliser de manière productive est un facteur de changement potentiel.

Il existe deux manières fondamentales de recycler les plastiques : mécanique et chimique. Le premier est le plus couramment utilisé avec les bouteilles de soda (PET) et les pots à lait (HDPE) - plastiques 1 et 2, respectivement. Cela implique de broyer, laver, séparer, sécher, regranuler et mélanger les déchets plastiques pour créer de nouvelles matières premières.

Le recyclage mécanique peut être rentable, mais présente des limites et des inconvénients : le processus est à forte intensité de chaleur - et, par conséquent, à forte intensité d'énergie et de carbone - et produit des polluants atmosphériques. La contamination par la nourriture et d'autres matières étrangères est un autre problème qui encrasse littéralement les travaux. Et une fois que le plastique a été recyclé mécaniquement une fois, il convient rarement pour un autre cycle de recyclage. Cela signifie qu'il finira par se retrouver dans les flux de déchets.

Et il existe des limites physiques à la manière dont les plastiques recyclés produits par des méthodes mécaniques peuvent être utilisés dans la fabrication. "Vous ne pouvez obtenir que jusqu'à peut-être 50% de contenu recyclé dans une bouteille avec mécanique, où vous commencez vraiment à obtenir un produit assez laid et toutes sortes d'autres problèmes de performance", a expliqué Costa. "Donc, il y aura une sorte de limitation des performances de qualité."

Une alternative est le recyclage chimique, une technologie qui existe depuis les années 1950 mais qui est devenue le centre d'investissements et d'innovations croissants à mesure que l'économie circulaire a pris de l'ampleur. Selon le Wall Street Journal, les fabricants de plastique, dont BP et Dow, et les entreprises de biens de consommation emballés comme Coca-Cola, Danone et Unilever, testent ou investissent des dizaines de millions de dollars dans la technologie.

Dans le recyclage chimique, la dépolymérisation décompose les plastiques en leurs matières premières pour les reconvertir en nouveaux polymères. La pyrolyse - chauffage d'une matière organique en l'absence d'oxygène - peut transformer des déchets plastiques mélangés en naphta, qui peut être retransformé en produits pétrochimiques et plastiques.

Avec seulement environ 9 % des plus de 400 millions de tonnes de déchets plastiques produits chaque année dans le monde qui sont actuellement recyclés, selon ONU Environnement, cela laisse les 90 % restants comme matière première potentielle.

Il y a un gros potentiel ici, selon un rapport de 2019 de l'American Chemistry Council. Il a constaté que s'il était largement adopté, le recyclage chimique - qu'il appelle "recyclage et récupération avancés du plastique" - pourrait créer près de 40 000 emplois directs et indirects aux États-Unis, jusqu'à 2,2 milliards de dollars de masse salariale annuelle et 9,9 milliards de dollars de production économique directe et indirecte. .

Les technologies de renouvellement du carbone et de renouvellement du polyester d'Eastman sont des formes de recyclage chimique. Mais ils ne sont pas simplement destinés à remplacer le recyclage mécanique. Pour les plastiques PET et HDPE, le recyclage mécanique est déjà raisonnablement efficace, créant des flux de matériaux recyclés qui se sont avérés compétitifs sur de nombreux marchés.

"Nous ne voulons pas rivaliser avec cela", a déclaré Costa. "Franchement, sa valeur est trop élevée. D'un point de vue de la durabilité, vous ne devriez pas y toucher."

De plus, il y a une bien plus grande opportunité. La technologie de renouvellement du polyester d'Eastman est un processus de recyclage chimique spécifique aux déchets de polyester, qui produit des matériaux de type vierge, même à partir de PET coloré, selon l'entreprise. Le processus consiste à utiliser la glycolyse - la décomposition du PET par l'éthylène glycol - pour désassembler les déchets de PET en ses éléments constitutifs fondamentaux. Ces blocs de construction peuvent ensuite être réassemblés pour produire de nouveaux polyesters avec des niveaux élevés de contenu recyclé.

Dans sa recherche de déchets plastiques, Eastman peut facilement renoncer à puiser dans les marchés du recyclage des bouteilles d'eau et de soda en plastique. Il existe de nombreuses autres sources de déchets de polyester, par exemple les tapis.

Dans une initiative récente, l'entreprise s'est associée à Circular Polymers, une entreprise qui récupère des produits post-consommation pour les recycler. Circular Polymers collecte et densifie le PET qu'il récupère des déchets de moquette. Elle convertit ensuite les déchets de PET en granulés, qui sont expédiés par chemin de fer de son usine en Californie à Eastman dans le Tennessee. Eastman utilise son procédé CRT pour transformer les granulés en nouveaux matériaux avec un contenu recyclé certifié. Ces matériaux se retrouvent dans les textiles, les emballages de produits cosmétiques et de soins personnels et les montures de lunettes.

Costa dit qu'Eastman pourrait détourner des millions de livres de moquette par an grâce à des partenariats comme celui-ci, bien que ce ne soit encore qu'une fraction des plus de 3 milliards de livres de moquette envoyées dans les décharges en 2018, uniquement aux États-Unis, selon Carpet America Recovery Effort, un groupe industriel.

Et ce n'est pas que du polyester. Eastman voit des opportunités potentiellement illimitées dans tous les autres types de déchets plastiques, en particulier ceux qui sont difficiles à recycler, du point de vue des coûts et de la logistique, y compris les redoutables matériaux Franken. L'objectif de l'entreprise est d'extraire la valeur des molécules de carbone contenues dans ces déchets et de les réutiliser de manière productive en tant que plastiques neufs.

Dit Costa: "S'il existe un moyen de réintégrer le carbone grâce à des produits qui soit meilleur que l'approche des combustibles fossiles de l'économie linéaire, nous devrions le faire, n'est-ce pas? Je veux dire, ce n'est pas compliqué."

L'objectif d'Eastman est de substituer ses matériaux de « renouvellement du carbone » à leurs homologues vierges partout où ils sont économiquement viables. Au-delà de l'économie pure, Costa m'a décrit ses trois critères pour déterminer quand il est logique, à la fois d'un point de vue commercial et écologique, pour Eastman de recycler les déchets plastiques. Premièrement, les déchets doivent être réinjectés dans des produits, et non être incinérés ou brûlés pour produire de l'énergie. Deuxièmement, l'empreinte carbone du matériau recyclé doit être meilleure que son équivalent fossile, sur la base d'une analyse du cycle de vie. Et troisièmement, "Les consommateurs ne devraient pas sacrifier beaucoup à leur qualité de vie." Autrement dit, peu ou pas de compromis en termes de prix ou de performances.

Jusqu'à présent, les processus CRT et PRT se retrouvent dans plusieurs des nombreuses marques de polymères d'Eastman, notamment Trēva, un thermoplastique à base de cellulose fabriqué à partir d'arbres, utilisé dans les applications automobiles, d'emballage et électroniques ; CDA, un matériau bio-dérivé, utilisé dans les applications moulées par injection, telles que les montures ophtalmiques et les manches d'outils ; Cristal, conçu et fabriqué spécifiquement pour les applications d'emballage cosmétique haut de gamme ; et Tritan, un plastique transparent durable utilisé pour fabriquer les bouteilles d'eau Camelbak et Nalgene, et les récipients de stockage des aliments Rubbermaid.

Et puis il y a le Naia, une fibre issue de plantations de pins et d'eucalyptus certifiées gérées durablement, largement utilisée dans l'industrie de la mode. Il s'agit essentiellement d'acétate de cellulose, le même matériau utilisé dans les films photographiques, fabriqué par Eastman à Kingsport depuis environ 100 ans. Dans ce cas, il est filé en un fil utilisé pour fabriquer du tissu.

Naia est fabriqué selon un processus en boucle fermée, dans lequel les intrants chimiques - acide acétique et acétone - sont recyclés en continu. Selon les documents marketing de l'entreprise, il se compare favorablement à la soie, au coton, aux filaments de viscose et au polyester en termes d'impacts environnementaux - consommation d'eau, émissions climatiques, perturbation des écosystèmes - et de sensation. Son fil peut être tricoté ou tissé et facilement mélangé avec d'autres fibres. Les vêtements fabriqués avec Naia sont faciles à laver à la maison par rapport à de nombreux tissus avant-gardistes, qui nécessitent un nettoyage à sec, explique Eastman. La société affirme que Naia ne produit pas de microfibres lorsqu'elle est lavée.

Il y a cependant un grand défi du point de vue de la durabilité : les combustibles fossiles utilisés comme matière première pour produire le gaz de synthèse pour fabriquer l'un des principaux ingrédients de Naia.

Le fil textile Naia d'Eastman pour la mode. (Photo avec l'aimable autorisation d'Eastman)

Eastman développe la technologie pour éliminer les combustibles fossiles de la production de Naia, en les remplaçant par des gaz dérivés de la décomposition des déchets plastiques, un processus appelé reformage, une technologie de renouvellement du carbone. Le produit qui en résulte, Naia Renew, sera lancé cet automne. La société le décrit comme "un fil cellulosique provenant à 100% de contenu circulaire, produit à partir de 60% de fibres de bois certifiées et de 40% de déchets plastiques recyclés".

Les textiles usagés sont une autre matière première potentielle pour Naia, créant un cycle vertueux qui transforme les vêtements qui ne sont plus portables en nouveaux. Eastman est en pourparlers avec de grandes marques de mode sur le potentiel des programmes de reprise à l'avenir, m'a dit Steve Crawford, directeur de la technologie et de la durabilité de l'entreprise, lors de ma visite. "Ils pourraient récupérer les vêtements, nous les envoyer, et nous pourrions les refaire dans la même fibre pour fabriquer de nouveaux vêtements."

Il y a encore une autre opportunité perturbatrice ici : exploiter les décharges pour éliminer les déchets plastiques à « renouveler » grâce aux processus d'Eastman.

La société affirme qu'elle travaille en étroite collaboration avec des sociétés de gestion des déchets pour évaluer comment créer la disponibilité de ces matières premières. "Dans le cadre de notre travail, nous nous concentrons beaucoup sur la manière dont nous nous associons, dont nous collaborons avec les parties dans cet espace", a expliqué Cathy Combs, directrice de la durabilité chez Eastman. "Comment créer une infrastructure qui pourra fournir du recyclage chimique ?"

"Nous avons démontré que les nouvelles technologies de recyclage d'Eastman sont capables d'utiliser un large éventail de déchets plastiques, y compris des plastiques qui ne sont pas actuellement utilisés dans le recyclage mécanique", a ajouté Crawford. "Mais nous devrons nous associer à des acteurs clés à la fois dans les systèmes de collecte et de gestion des déchets, et dans les principales chaînes de valeur d'utilisation finale. Nous avons également besoin de marques pour aider à créer une demande pour que ces matériaux deviennent des sources précieuses de matières premières pour ces nouvelles technologies. ."

Bien sûr, toute cette innovation se déroule au milieu d'une pandémie, sans parler de ce qui semble être une récession mondiale. Le secteur textile, comme la plupart des autres, a été touché par le COVID-19, avec un ralentissement spectaculaire des ventes au détail mondiales entraînant une perturbation de la chaîne d'approvisionnement mondiale, des congés tout au long de la chaîne de valeur et une augmentation des stocks et des problèmes de liquidité. Mais les participants et les influenceurs de l'industrie pensent que l'industrie textile émergera avec un accent accru sur la durabilité à mesure que l'industrie se reconstruira, a déclaré Jon Woods, directeur général des textiles et des non-tissés d'Eastman.

Mark Costa, pour sa part, reste optimiste quant à l'avenir de son entreprise, y compris sur l'impact qu'Eastman pourrait avoir à la fois localement et mondialement, en particulier sur le développement économique résultant de l'extraction de plastiques à partir de flux de déchets locaux.

"Je pense qu'il va y avoir de réelles opportunités économiques et beaucoup de création d'emplois dans les petites entreprises - ce qui est formidable pour ce pays ainsi qu'en Europe - qui vont se lancer là-dedans", m'a-t-il dit. "Je veux dire, les gars de la gestion des déchets le feront, et ils seront grands et à grande échelle. Mais il y a aussi beaucoup d'opportunités pour les petites entreprises locales de travailler avec les municipalités sur la façon de le faire. Et tout comme nous l'avons vu avec tapis et la façon dont ils l'ont densifié, les gens vont faire preuve de créativité. Une fois qu'il y a une politique et une incitation économique, c'est là que l'Amérique réussit bien.

Costa estime que des technologies telles que CRT et PRT peuvent donner une nouvelle vie au recyclage des plastiques si elles peuvent améliorer considérablement son économie. "Les gars de l'aluminium n'auraient jamais réussi s'ils ne pouvaient prendre que 10 à 20 % de l'aluminium et s'ils devaient en jeter 80 %. Je doute que vous ayez des taux de recyclage de l'aluminium élevés, car vous ne pourriez tout simplement pas justifier l'effort."

Et, a-t-il ajouté, une partie de la durabilité et de l'ingéniosité circulaire d'Eastman pourrait bien déteindre sur le secteur chimique assiégé.

"Tout le monde veut se concentrer sur les choses négatives de l'industrie chimique, et nous avons beaucoup de place pour l'amélioration. Alors, comment pouvons-nous collaborer pour prendre cela au sérieux, ce que je pense que l'industrie fait actuellement, et résoudre le problème prochaine série de solutions pour améliorer l'environnement en même temps que vous améliorez la qualité de vie ? C'est notre objectif ultime. C'est ce sur quoi nous nous efforçons chaque jour de nous concentrer."

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