Des solutions pour recycler les plastiques difficiles

Bien que la demande deles plastiques recyclés continuent de s'accélérer, en partie grâce aux engagements des propriétaires de marques d'incorporer du contenu recyclé dans leurs produits. matériaux, déchets et recyclage », Agence américaine de protection de l'environnement, 31 juillet 2022. Ensemble, plusieurs facteurs limitent le recyclage aux États-Unis : comportement des consommateurs, manque d'accès au recyclage, tri des plastiques difficiles et capacité de recyclage insuffisante.2« Accélérer la récupération du plastique aux États-Unis », McKinsey, 20 décembre 2019.

Ici, nous nous concentrons sur une opportunité importante pour résoudre les défis concernant le tri des plastiques dits difficiles, qui font référence aux matériaux d'emballage autres que les bouteilles tels que les films et les articles flexibles, les mousses et les articles de petit format. Les films, en particulier, sont recherchés par les recycleurs pour être utilisés comme matière première pour les nouvelles technologies appelées « recyclage avancé ». ", McKinsey, 16 mai 2022. Bien que des quantités importantes de plastiques difficiles soient disponibles dans l'industrie de la gestion des déchets, seul un volume limité est réellement recyclé aujourd'hui en raison de la déconnexion du marché : la qualité des matériaux disponibles ne répond pas aux exigences d'entrée pour les recycleurs .

Bien que des quantités importantes de plastiques difficiles soient disponibles auprès de l'industrie de la gestion des déchets, seul un volume limité est réellement recyclé aujourd'hui en raison de la déconnexion du marché.

Le terme "recyclage avancé" fait référence aux développements technologiques récents, tels que la pyrolyse, la gazéification, la solvolyse et la technologie des micro-ondes, qui visent à compléter le recyclage mécanique, qui a été l'approche la plus courante du recyclage des plastiques au cours des trois dernières décennies. En ce sens, le recyclage avancé peut aider à convertir des matériaux auparavant difficiles à recycler en hydrocarbures et en molécules précurseurs que d'autres processus peuvent utiliser comme matière première chimique.1Pour en savoir plus sur le recyclage avancé, voir Zhou Peng, Theo Jan Simons, Jeremy Wallach et Adam Youngman , "Recyclage avancé : opportunités de croissance", McKinsey, 16 mai 2022.

Cet article décrit une opportunité de déployer une nouvelle génération d'installations de tri secondaire, également appelées installations de préparation des matières premières (FPF), pour résoudre cette déconnexion du marché et permettre une avancée significative dans le recyclage du plastique aux États-Unis. Notre conclusion est que la demande de plastiques recyclés est forte, qu'il existe de grands volumes de matières premières inexploitées disponibles pour répondre à cette demande, et que les primes de prix pour les matériaux recyclés rendent l'économie attrayante pour l'ensemble de la chaîne de valeur à investir pour collecter et traiter ce matériau afin de produire des matériaux de haute qualité. -plastiques circulaires de qualité.

Aujourd'hui, il existe une large gamme de taux de recyclage des différents plastiques et formes de plastique. Les bouteilles en plastique et autres grandes formes d'emballage rigides, généralement en polyéthylène téréphtalate (PET) et en polyéthylène haute densité (HDPE), ont les taux de recyclage les plus élevés de tous les plastiques, à 20 % ou plus (Figure 1).

Les bouteilles en PET et en PEHD (par exemple, les bouteilles d'eau, les pots à lait et les bouteilles de shampoing) sont largement acceptées dans les programmes de collecte sélective des ménages aux côtés du papier, du métal et du verre. Par conséquent, ces bouteilles ont des systèmes stables en place pour la récupération, comme le fait d'être facilement triées dans des installations de recyclage des matériaux (MRF), qui peuvent gérer les matières recyclables à flux unique avec des trieurs automatisés.

D'autres segments d'emballage, tels que les films, sacs et autres articles de restauration, qui sont en grande partie fabriqués à partir de polyéthylène (PE), ont des taux de recyclage inférieurs à 10 %. Les films et les flexibles ont de faibles taux d'acceptation dans les programmes en bordure de rue ou résidentiels et sont principalement récupérés par la collecte commerciale en arrière-boutique. Sur les quelque 35 millions de tonnes métriques (MT) de plastiques post-utilisation générés chaque année aux États-Unis, ces formes difficiles d'emballages en plastique, telles que les films PE, les emballages multicouches, les thermoformés, les mousses et les petits rigides, représentent environ huit tonnes métriques par an (MTPA). Ce plastique pourrait servir de matière première aux recycleurs mais reste aujourd'hui largement inexploité.

Il existe une forte demande de plastiques recyclés, en particulier de la part des entreprises de biens de consommation emballés (CPG) qui doivent utiliser des plastiques post-utilisation pour respecter leurs engagements en matière de recyclage. Sur ce point, de nombreuses entreprises de CPG se sont engagées à transférer 15 à 50 % de leurs portefeuilles vers des plastiques recyclés, dans certains cas, dès 2025 ou 2030.4 « Signatory reports », Ellen MacArthur Foundation, consulté le 3 août 2022.

Cette demande est attestée par les primes pour les plastiques recyclés, en particulier pour les qualités de haute qualité utilisées dans les emballages, comme le HDPE naturel. Malgré cette demande, les faibles taux de recyclage des films et des matériaux plastiques souples persistent, et de nombreux programmes ne collectent pas ces matériaux. Sur les quelque 500 MRF aux États-Unis aujourd'hui, 20 à 30 % ont une certaine capacité à manipuler les films plastiques. Ces MRF pourraient produire ce que l'on appelle une "balle de film MRF" ; cependant, la majorité choisit de ne pas le faire en raison d'un manque perçu de marché final.

La déconnexion est probablement due à la qualité des balles de plastique après utilisation. Aujourd'hui, la qualité des balles de film MRF est généralement faible. Certains sont composés de 50 à 70 % de PE ou de polypropylène (PP) ; 10 à 20 % d'autres plastiques indésirables, tels que le PET ou le chlorure de polyvinyle (PVC) ; et 10 à 30 % de matériaux non plastiques, tels que du papier, du métal ou des résidus alimentaires. La composition des balles est également très incohérente, avec une grande variabilité dans le temps et par origine, rendant difficile leur utilisation dans le traitement en aval.

Les recycleurs en aval, même dans les processus de recyclage avancés plus flexibles, exigent des niveaux de pureté de 80 à 90 % ou plus. Les recycleurs mécaniques exigent des plastiques de qualité encore supérieure, tels que des films de qualité B ou A/A+ dans lesquels le PE transparent doit être pur à plus de 95 ou 99 %, respectivement.

L'inadéquation de la qualité et du volume entre l'offre (MRF) et la demande (recycleurs avancés ou CPG) a entraîné une déconnexion du marché. D'une part, il y a beaucoup de balles flexibles de mauvaise qualité inutilisées qui vont dans les décharges ; d'autre part, il y a peu de matières premières pour mettre à l'échelle le recyclage avancé (pièce 2).

Pour résoudre les déconnexions du marché causées par une qualité inégale des matières premières, l'industrie du recyclage des plastiques peut investir dans des FPF pour améliorer la qualité des balles. Les FPF pourraient servir à agréger et à valoriser les déchets plastiques pour répondre aux spécifications des transformateurs en aval. Les primes pour le plastique recyclé permettent des retours au niveau du réinvestissement à chaque étape. La construction de ce système nécessitera une collaboration entre l'industrie du recyclage (avancé) et l'industrie des déchets. Cette solution proposée est décrite plus en détail ci-dessous.

Pour améliorer la qualité des matières premières, l'industrie du recyclage des plastiques pourrait investir dans les FPF pour augmenter la teneur en polyoléfines afin de répondre aux spécifications de recyclage avancé et de volume d'agrégats des MRF pour alimenter les recycleurs avancés. Les FPF peuvent également déployer des trieurs - par exemple, balistiques, courants de Foucault, magnétiques ou optiques - pour éliminer d'autres plastiques et contaminants et peuvent adapter la représentation physique de la matière première aux besoins de chaque installation de recyclage, comme le déploiement du déchiquetage, de la densification ou extrusion pour modifier la forme physique de la matière première afin de répondre aux exigences d'installations de recyclage spécifiques.5 Les films plastiques triés peuvent être légers et pelucheux et peuvent donc ne pas être le format idéal pour alimenter un récipient de réaction car les films peuvent s'emmêler et ne sont pas homogènes pour la chaleur transfert. La densification fait référence au compactage des matériaux, et l'extrusion fait fondre et forme les matériaux en un profil cohérent.

À l'avenir, les FPF peuvent rediriger les films MRF qui se retrouveraient autrement dans une décharge, et les 20 à 30 % de MRF capables de gérer les films flexibles peuvent commencer à déployer leurs capacités. Une fois ces capacités MRF pleinement utilisées, l'industrie peut investir dans des mises à niveau MRF supplémentaires, telles que de nouveaux trieurs balistiques ou optiques, pour accepter davantage de films provenant de sources résidentielles et de petites sources commerciales.

Ces changements nécessitent des investissements supplémentaires et créent des niveaux de coûts par source et méthode de récupération (Figure 3). Initialement, les films post-utilisation à faible coût peuvent être récupérés auprès de sources commerciales de grande et moyenne taille grâce aux dépôts des consommateurs devant les magasins et à la mise en balles à l'arrière des magasins. La construction de FPF pour améliorer les films à partir de MRF représenterait le prochain niveau de coût. D'autres coûts pourraient découler de la mise à niveau des MRF et de la construction des FPF. Enfin, certaines sources, telles que les zones rurales, n'ont pas accès au recyclage, et fournir un accès nécessiterait des investissements plus importants, tels que l'achat de nouveaux camions ou le développement de MRF.

Un petit nombredes installations de recyclage des plastiques aux États-Unis ont fonctionné comme un tri secondaire pour les résidus de plastique provenant des installations de recyclage des matériaux (MRF), mais toutes ces installations ont cessé leurs activités après seulement quelques mois ou années, principalement en raison de mauvaises conditions économiques.

Cependant, les installations de préparation des matières premières (FPF) pourraient s'avérer efficaces aujourd'hui pour trois raisons :

Un tri supplémentaire entraînerait des coûts plus élevés pour les matières premières plastiques post-utilisation que ceux que les recycleurs avancés ont traditionnellement payés. Nos recherches montrent que l'industrie de la gestion des déchets pourrait fournir des films provenant de sources commerciales à moins de 200 $ par tonne, mais que l'augmentation de la demande pourrait augmenter les coûts jusqu'à 300 $ à 500 $ par tonne, car des niveaux plus coûteux de déchets plastiques sont nécessaires pour répondre à la demande (voir encadré "Comment les installations de préparation de matières premières peuvent réussir").

Au cours des trois dernières années, cependant, la prime payée pour le plastique recyclé par rapport au matériau vierge a été élevée - plus de 1 500 $ par tonne - et est plus que suffisante pour couvrir les coûts de tri supplémentaires décrits ci-dessus. Ces primes peuvent être répercutées sur l'ensemble de la chaîne de valeur pour encourager les investissements dans l'amélioration de la qualité des balles.

L'industrie du recyclage des plastiques (y compris les producteurs de produits chimiques) et l'industrie de la gestion des déchets peuvent travailler ensemble pour étendre le recyclage de ces plastiques difficiles. Les acteurs de la chimie disposent des actifs et des portefeuilles de produits en aval ; les entreprises de gestion des déchets sont propriétaires des matières plastiques post-utilisation et sont les mieux placées pour déployer les technologies de tri. Dans une certaine mesure, ces entreprises sont capables de déployer de telles technologies aujourd'hui, bien qu'elles n'aient pas encore les incitations économiques pour le faire.

Alors que la demande de films de recyclage continue de croître, l'industrie du recyclage des plastiques peut travailler avec l'industrie de la gestion des déchets pour puiser dans des sources plus larges de matières premières.

L'industrie chimique, en particulier, peut aider à signaler une demande forte et croissante de matières premières et peut aider à financer la mobilisation de l'industrie de la gestion des déchets, soit par des investissements directs en capital, soit par des accords de prélèvement. Cela pourrait aider à renforcer la confiance avec l'industrie de la gestion des déchets, ce qui pourrait alors encourager de nouveaux investissements. Au-delà des seuls producteurs de produits chimiques et de la gestion des déchets, le soutien des consommateurs, des transformateurs d'emballages, des propriétaires de marques et des décideurs politiques sera nécessaire pour assurer le succès.

Dans les années à venir, nous prévoyons une demande continue de plastiques recyclés. En exploitant de nouveaux segments de déchets plastiques, les marques pourront tenir leurs engagements en matière de matériaux recyclés, rendus possibles par des recycleurs avancés et soutenus par des primes de prix qui permettent des investissements tout au long de la chaîne de valeur. Ces circonstances présentent une opportunité sans précédent pour les collecteurs de déchets et les recycleurs avancés d'investir conjointement (et de manière rentable) pour entraîner un changement radical des taux de recyclage en Amérique du Nord.

Chris Mussoest un associé principal du bureau de McKinsey à Denver, oùAndré Poissonest un partenaire associé ;Zhou Peng est consultant au bureau de Houston ; etJérémy Wallachest un associé du bureau de Boston.

Les auteurs tiennent à remercier Wenting Gao, Amanda Kwon, Craig Poeppelman, Caroline Vanchiere et Rong Xiao pour leurs contributions à cet article.