Recyclage du polyester : voies mécanique et chimique

Le recyclage du polyester (PET) suit deux voies fondamentales : la voie mécanique, qui refond la macromolécule existante sous l’effet de la chaleur et du cisaillement, et la voie chimique (dépolymérisation), qui rompt les liaisons ester pour redescendre au monomère. La distinction technique entre les deux se résume largement à une seule grandeur — la viscosité intrinsèque (IV, dL/g) — car cette valeur détermine la longueur de chaîne, donc la filabilité et la ténacité. La viscosité se mesure selon ASTM D4603 (viscosimètre à capillaire en verre à une concentration de 0,50 % en solution phénol/tétrachloroéthane ; au sens strict, la méthode donne la viscosité inhérente, étroitement corrélée à l’IV) et ISO 1628-5.

01Voie mécanique : fondre, extruder, mais perdre un peu à chaque cycle

Le recyclage mécanique collecte surtout du PET issu de bouteilles, le lave, le réduit en paillettes (flakes) et le réextrude. Le problème est thermomécanique : à la température de fusion (environ 250–280 °C), l’humidité résiduelle et l’oxygène déclenchent, au niveau des liaisons ester, des coupures de chaîne (chain scission) hydrolytiques et thermiques. La conséquence mesurable est une baisse de l’IV — typiquement d’un intrant qualité bouteille d’environ 0,80 dL/g à environ 0,65 dL/g après transformation, et jusqu’à l’intervalle 0,5–0,7 selon certaines sources. Une IV en baisse signifie une masse moléculaire en baisse et une résistance de la fibre en baisse.

C’est pourquoi une voie purement mécanique relève le plus souvent du « downcycling » : le matériau descend d’un cran à chaque cycle (par exemple de la fibre vers le rembourrage ou la triplure). La contamination (PVC, adhésifs, autres polymères), le colorant résiduel et le nombre limité de cycles fixent le plafond pratique. Une fois passé de la bouteille à la fibre, le PET ne peut pas, avec la plupart des technologies actuelles, revenir à la bouteille de contact alimentaire — c’est un flux à sens unique.

02Restaurer l’IV : la polycondensation à l’état solide (SSP)

Le moyen standard de compenser la perte d’IV de la voie mécanique est une étape de polycondensation à l’état solide (SSP). Les granulés sont maintenus en dessous du point de fusion (à plus de 200 °C environ) sous gaz inerte ou sous vide ; la transestérification/estérification rallonge la chaîne et chasse les contaminants volatils. La SSP peut ramener l’IV à environ 0,7–0,9 dL/g et réduire l’écart de couleur (ΔE). Elle est de fait obligatoire pour le rPET de qualité alimentaire et souvent facultative pour la qualité fibre ; en alternative, les allongeurs de chaîne réactifs (chain extender) peuvent compenser une partie de la perte d’IV.

03Voie chimique : redescendre au monomère, reconstruire à partir de zéro

Le recyclage chimique décompose le PET en ses monomères constitutifs ; comme ces monomères peuvent être repolymérisés en une résine indiscernable de la résine vierge, la perte d’IV et le problème de couleur sont en pratique « remis à zéro ». Il existe quatre grandes chimies de dépolymérisation : glycolyse, méthanolyse, hydrolyse et dépolymérisation enzymatique. Chacune diffère par son produit cible, ses conditions et sa maturité.

La glycolyse est la voie la plus mature et la plus proche de l’industrie : elle opère généralement à pression atmosphérique et à température modérée, et donne du téréphtalate de bis(2-hydroxyéthyle) (BHET). La méthanolyse produit du téréphtalate de diméthyle (DMT) — la filière de recyclage moléculaire (méthanolyse) d’Eastman, par exemple, aboutit à ce couple de monomères (DMT + MEG) ; l’entreprise déclare, selon les hypothèses d’ACV (analyse du cycle de vie) retenues, une intensité d’émissions de gaz à effet de serre inférieure d’environ 29 % à celle du vierge pour la méthanolyse conventionnelle, et de plus de 70 % pour son procédé de nouvelle génération (émissions évitées incluses). Ces chiffres relèvent de déclarations d’entreprise fondées sur l’ACV, non de valeurs absolues vérifiées de façon indépendante. L’hydrolyse est attrayante pour la qualité alimentaire car elle donne directement de l’acide téréphtalique (TPA), mais sa charge énergétique et chimique complique la montée en échelle. La voie enzymatique opère à basse température avec une sélectivité élevée ; l’usine Carbios de Longlaville, par exemple, réduit le PET en TPA et en éthylène glycol par hydrolyse enzymatique et vise, à pleine capacité, environ 50 000 tonnes par an de déchets préparés.

04Les véritables obstacles au recyclage textile-à-textile

Le vrai goulot d’étranglement n’est pas la bouteille, mais l’intrant textile. Les vêtements sont rarement en PET pur : les mélanges polyester-élasthanne représentent une large part de l’habillement contemporain, et même à faible taux, l’élasthanne peut encrasser les machines, provoquer des agglomérats et compliquer la récupération efficace des autres polymères. Les colorants forment le deuxième obstacle — les colorants dispersés (azoïques/anthraquinoniques) sont ancrés à la fibre physiquement et thermiquement ; dans la voie mécanique, ils sont entraînés avec la fibre et rendent la couleur incontrôlable, et dans la voie chimique, ils doivent être séparés du flux de monomère. Le troisième obstacle est le gisement : un approvisionnement régulier en déchets textiles triés et prétraités reste fragmenté et insuffisant.

C’est pourquoi les voies chimique et enzymatique sont plus prometteuses pour le textile-à-textile : les impuretés de colorant et de mélange se séparent au niveau du monomère, et la dépolymérisation sélective peut, en principe, récupérer le polyester sans détruire l’élasthanne. La voie mécanique, elle, reste la plus efficace sur des flux purs, monocomposants et de couleur claire.

05Chaîne de contrôle : GRS et RCS

Une allégation de contenu recyclé relève de la traçabilité, non de la chimie. Le Recycled Claim Standard (RCS) de Textile Exchange exige au moins 5 % d’intrant recyclé et ne vérifie que le contenu et la traçabilité ; le Global Recycled Standard (GRS) exige au moins 20 % de contenu recyclé et y ajoute des critères sociaux, environnementaux et chimiques (l’usage du logo GRS demande en général un contenu ≥ 50 %). Les deux reposent sur la chaîne de contrôle (chain of custody) du Content Claim Standard (CCS) : l’identité de la matière est documentée du gisement jusqu’au produit fini. Avec une approche de bilan massique (mass balance), matière vierge et matière recyclée peuvent être mélangées sur le site, mais le produit ne peut être étiqueté qu’avec le pourcentage recyclé réellement affecté.

Conséquence pratique : le « polyester recyclé » n’est pas une chose unique. Le rPET mécanique (majoritairement issu de bouteilles ; des rPET commerciaux comme REPREVE entrent dans cette catégorie) est rapide et peu coûteux, mais limité en IV et en couleur ; la voie chimique ou enzymatique est plus chère et moins mature, mais promet une qualité équivalente à celle de la matière vierge et un véritable cycle textile-à-textile. Pour un acheteur, la bonne question n’est pas « est-ce recyclé ? » mais « quelle voie, quelle IV et avec quel certificat de chaîne de contrôle ? ».