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Environnement - développement durable

Quand l'Environnement devient une ressource

Gestion des déchets - II. Le recyclage

 

La fabrication et le recyclage du papier et du carton


 

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Tri-recyclage : sigles et jargon

 

  • BPC : Biphényles polychlorés
  • C10-C50 : hydrocarbures pétroliers
  • CAV : Centres d'apport volontaire
  • COHA :Composés organiques halogénés adsorbables
  • COV : Composés organiques volatiles
  • CSR : Combustible solide de récupération
  • DBO : demande biochimique en oxygène
  • DBO5 : demande biochimique en oxygène en 5 jours
  • DCO : demande chimique en oxygène
  • D3E : ou DEEE - Déchets d'équipement électrique et électronique
  • FCR : Fibres cellulosiques de recyclage :
  • GNC : Gaz naturel comprimé
  • GNL : Gaz naturel liquéfié
  • GNV : Gaz naturel pour véhicule (méthane)
  • HAP : Hydrocarbure aromatiques polycycliques
  • LET : Lieu d'enfouissement technique
  • MES : Matière en suspension
  • OMR : Ordure ménagère Résiduelle
  • PAV : Points d'apport volontaire
  • PCR : Plastique recyclé (post-consumer recycle)
  • PCM : Pâte chimico-mécanique
  • PCTM : pâte chimico-thermomécaniques
  • PMM : Pâte mécanique sur meule
  • PMR : Pâte mécanique de raffineur
  • PTM : Pâte thermomécanique
  • PMC : Emballages plastiques, métalliques, cartons (boissons)
  • REFIOM : Résidus de fumées d'incinération
  • TMB : Traitement mécano biologique

 

Catégories de plastiques

  • 1-PET : polytéréphtalate d'éthylène
  • 2-HDPE : polyéthylène haute densité
  • 3-V : chloroéthène/polychlorure de vinyle
  • 4-LDPE : polyéthylène basse densité
  • 5-PP : polypropylène
  • 6-PS : polystyrènes expansés
  • 7-Other : autres types de plastiques

 

 

En cours de mise à jour

Le pulpage ou la fabrication de la pâte à papier

Ces deux produits sont fabriqués à partir de la cellulose du bois, du chiffon (fibres de cotons) ou de tout végétal fibreux (cisal, chanvre, bambou, etc.) sans oublier les produits de recyclage ( cartons, journaux, papiers, etc.).

Le bois est exploité sous forme de rondins réduits en copeaux, de sciure ou de résidus de scieries, mais il faut noter que le bois rond provenant de la forêt devient progressivement une source secondaire.

Il existe plusieurs voies d'obtention de la pâte à papier : mécanique, chimique ou mixte

La pâte mécanique

Le bois est "défibré" par une meule arrosée d'eau ou "raffiné" par un passage dans des disques de plus en plus fins.

Le frottement entraîne l'élévation de la température qui dépasse les 100°. De ce fait les produits volatile sont extraits (oléorésines, phénols, huiles essentielles, colorants, cires, alcaloïdes) mais pas la lignine1 (ce qui posera un problème au recyclage).

6% de fibres et 94% d'eau composent la pâte à papier ou "pulpe" qui est de couleur marron. Elle peut être alors blanchie chimiquement3 ou non selon le produit final recherché.

Cependant les fibres sont endomagées par le procédé et le papier n'est pas solide. Il jaunit et se dégrade dans le temps. Ce type de pâte sera utilisé pour le papier journal, les cartons, le papier à usage sanitaire. Le rendement de cette opération est cependant de 90 à 96%

La pâte chimique

Le premier objectif est de séparer la lignine des fibres.

Ainsi le bois écorcé6 est broyé et la pâte est chauffée, traitée chimiquement, soit par voie acide au dioxyde de souffre (SO2)4, (principalement les bois résineux), soit par voie basique, à la soude (NaOH)5 (bois feuillus, résineux, plantes à fibres, etc.). Elles sont respectivement appelées pâte au bisulfite et pâte au sulfate (ou pâte Kraft5).

Les réactions chimiques sont ensuite neutralisées et les réactifs récupérés. La pâte est tamisée, épurée et lavée pour éliminer les résidus de bois et impuretés diverses. Elle ne contient presque plus de lignine. L'eau est nettoyée et recyclée. Les boues sont compostées. Les fibres obtenue par ces méthodes sont plus longues et le papier est plus solide.

Cette pâte sera blanchie selon sa destination. Elle servira à fabriquer du papier d'emballage, de l'isolant, mais aussi du papier blanc de qualité destiné à l'écriture ou à l'impression. Le rendement du procédé est de 40 à 50%.

Les pâtes chimico-mécanique (PCM)
et chimico‑thermomécaniques(PCTM)

Les copeaux de bois sont passés à la vapeur et mis à bouillir dans un bain de produits chimiques. Ils sont ensuite broyés à la meule ou avec des disques raffineurs sous pression atmosphérique (PCM) ou pression élevée (PCTM).

L'intérêt du procédé et de réduire la quantité de pâte chimique à mélanger pour obtenir du papier de qualité acceptable

Ensuite les pâtes PCM et PTCM subissent le même protocole que les autres.

 

 

Le tronc commun : le traitement de la pâte à papier

A partir de cette étape le traitement de toutes les pâtes est le même, avec bien sûr une adaptation en fonction du mélange de pâtes utilisé et du produit final attendu

Le blanchiment

Selon le type de papier recherché, la pulpe est plus ou moins blanchie par des traitement utilisant des successions de produits chimiques différents8 sous une température et un pH adapté.

L'une des premières étapes étant une délignification complémentaire le blanchiment des pulpes chimiques qui ne contiennent presque plus (5%) de lignine est plus facile que les pâtes mécaniques.

Ceci explique également pourquoi les cartons sont de couleur brune : la couleur étant sans importance pour l'usage du produit, les processus de blanchiment qui sont par ailleurs couteux et polluants sont fortement simplifiés.

De la pâte au papier

Epuration et incorporation

Avant d'entrer dans la machine à papier la pâte subit une ultime épuration fine pour éliminer les micro-déchets

Des adjuvents peuvent être ajoutés à ce niveau selon le type de papier recherché.

Le séchage

la pâte qui contient 94% d'eau est ensuite étalée sur longue toile, en quantité variable selon le type de papier souhaité (Grammage). L'eau enlevée par gravité et aspiration, pressage humide sur sécheur à feutre, pressage à chaud sur sécheur à feutre. Le papier arrive complètement sec en bout de chaine pour le calandrage.

le Calandrage

La feuille est passée dans des rouleaux pour être plus ou moins glacée selon la demande

Le bobinage

Il est alors enroulé, c'est le bobinage. une bobine peut correspondre à une feuille de 10m de large sur 120 km de long

Le massicotage

Dernière étape avant expédition chez le client, la feuille est coupée selon la commande

La récupération des produits et de l'énergie

Pendant longtemps, l'industrie de la pâte à papier était accusée d'être parmi les plus polluantes car les produits ayant servi à la décomposition de la lignine et au blanchiment était déversés dans les rivières

Aujourd'hui ce n'est plus le cas : les produits chimiques sont récupérés à 80 à 90% et la chaleur est utilisée pour produire de l'électricité jusqu'à rendre l'usine autonome.

Il ne faudrait pas cependant tomber dans l'angélisme : même si de gros progrès ont été fait, 10 à 20% des produits sont encore rejetés dans les rivières et l'atmosphère et ce n'est pas seulement de l'azote et de l'eau (Nature des rejets)

 

 

Le recyclage

 

Le recyclage du papier/carton en quelques chiffres

Source : France3.fr

 

  • Cette filière représente aujourd'hui plus de 60% de la source de matière première pour la fabrication de la pâte à papier.
  • En France 49% du papier sert de support d'impression, 44% pour les emballages, 7% pour des produits hygiénique
  • 85% des emballages sont fabriqués à partir de papier/carton recyclé et la quasi-totalité du papier journal
  • Recyclage du papier graphique (journaux, prospectus) :
    France 47%, Espagne 64% et Allemagne 75%. Il reste donc des efforts à faire !
  • Pour obtenir 1t de papier vierge, il faut :
    3 t de bois, 100 kg de produits chimiques (la moitié est brulée), 70 000 l d'eau (40 000 l étant rejeté à la rivière), 4 500 kw/h (usine autonome en énergie)
  • Pour obtenir 1 t de papier/cartons recyclé :
    1.2 t de papier, 56 kg de produits chimiques (90% étant recyclé et 6 kg est rejeté), 70 000 l d'eau (90% est recyclé 7 000 l est rejeté), 2 500 kw/h

Le tri

 

Si à la déchèterie, les cartons sont séparés du papier, ce n'est pas la même chose à Montreuillon où il n'y a qu'un seul conteneur et tout est mélangé.

Lors du recyclage, les papiers issus de pâte mécanique, chimique et mixte peuvent être mélangés. Pourtant les pâtes chimique contiennent très peu de lignine et il est dommage de les traiter à nouveau par des produits coûteux qui de plus cassent les fibres et les rendent moins solides.

De plus les papiers traités par voie chimique sont recyclables jusqu'à 7 fois au lieu de 2 pour les voie mécaniques et mixte.

Enfin les cartons et beaucoup de papier d'embalage n'ont pas besoin d'être blanchi, ce qui dispense d'enlever la lignine.

Un tri manuel préliminaire est donc fait pour séparer les papiers blanc provenant des bureaux et les cartons, magazines et autres papiers mixtes.

Repulpage ou reconstitution de la pâte à papier

 

Le papier est rehumidifié et retrituré. Les petits débris restant sont éliminés. Grace à une injection d'air, les colles, résines et certaines encres sont floculées et retirées par "flottation9 "

Le désencrage

 

La pulpe est alors essorée et lavée à chaud en présence de produits chimiqes (soude) pour retirer l'encre non soluble dans l'eau (offset). Cette étape est généralement suivie par une séquence de blanchiment

Les papiers blancs ne devront subir qu'un désencrage léger (floculation et lavage) avant le blanchiment alors que les autres devront souvent être délignifiés avant d'être désencrés pour en faire un papier de qualité.

Concrètement les pâtes de recyclage issues de source mixte seront mélangées avec des pâtes mécaniques pour être transformées en papier à usage unique ou des cartons. Celles issues de recyclage trié seront incorporées aux pâtes chimiques pour en faire du papier de qualité recyclable plusieurs fois.

Incorporation dans le circuit normal

 

La pâte recyclée, désencrée et nettoyée, est mélangée avec de la pâte neuve pour augmenter sa solidité.

Elle peut alors traitée comme indiquée dans le processus classique et entrer dans la "machine à papier".

 

Que trier pour recycler du papier et du carton

    Papier

  • Papier journal, circulaires, magazines, livre, annuaire téléphonique
  • Papier à lettre, papier à photocopie, papier déchiqueté, enveloppes
  • Papier d'emballage cadeau (non métallique), papier de soie, papier et sac bruns
  • Nappe en papier non souillée
  • Carton

  • Alvéole à oeufs
  • Carton de lait et de jus (si pas d'aluminium)
  • Boite de mouchoir, de céréales, de savon à lessive
  • Boite de carton ondulé et de carton plat
  • Boite de chaussures, rouleau de carton, verres en carton

Ne pas mettre dans les bacs papier/carton pour le recyclage

 

A mettre avec les emballages ou dans la poubelle normale (OMR)

  • Cartons et papiers ciré (boite de repas congelé, de crème glacée, …)
  • Cartons enduit d'aluminium
  • Papiers spéciaux (papier carbone, papier photo, ...)
  • Emballages composés de plusieurs matières
  •  

    Compostage

  • Papiers et cartons souillée (boite pizza, assiettes en cartons, Papier essuie-tout, papier mouchoir

 

Michel Partiot Académie du Morvan ‑  novembre 2019

 

 

 

Bibliographie

  • Sigoillot C., 2003. Compréhension des mécanismes enzymatiques de transformation de la ligine par les champignons filamenteux pour l'obtention des fibres papetières à haute valeur ajoutée, Thèse de Doctorat en Microbiologie moléculaire et biotechnologies- U. Aix-Marseille 1
  • Meza-Contreras J.-C., 2005. Induction de laccase par l'éthanol chez "Pycnoporus cinnabarinus ss3" pour la valorisation de la bagasse de canne à sucre dans le domaine papetier, Thèse de Doctorat en Microbiologie moléculaire et biotechnologies- U. Aix-Marseille 1
  • Signoret M.-G., 2006. Valorisation de la bagasse de canne à sucre : les biotechnologies au service de l’industrie papetière, INRA UMR1163, IRD UMR180 - U. de Provence et de la Méditerranée - Actualité scientifique fiche 252 - publication IRD
  • Meza-Contreras J.-C. et al, 2006. New process for fungal delignification of sugar-cane bagasse and simultaneous production of laccase in a vapor phase bioreactor, Journal of agricultural and food chemistry 54:3852-3858

 

Documentation numérique

 

Notes

  1. La lignine : le bois est composé essentiellement de fibres de cellulose, d'hémicellulose et de lignine. La lignine est un polymère phénolique qui sert de ciment entre les fibres. Elle est responsable de la rigidité de plantes, de l'imperméabilité des tissus à l'eau et d'une grande résistance à la décomposition
  2. Bagasses : résidu ligneux issu de la canne à sucre après extraction du sucre
  3. Pâtes chimique : sont respectivement appelées pâte au bisulfite (traitement au SO2 (milieu acide) et pâte au sulfate (ou pâte Kraft) traitée à la soude (milieu basique). L'objectif est d'éliminer la lignine
  4. Pâte au bisulfite : traitement à l'acide (SO2).
  5. Pâte au sulfate ou Kraft : traitement à la soude (NaOH). Le papier obtenu est débarassé de sa lignine et des hémicelluloses , les fibres ne sont pas cassées aussi il est plus solide que celui obtenu par les autres procédés d'où le nom "Kraft" ("force" en allemand)
  6. Écorçage : l'écorce est retirée car elle contient peu de fibres, beaucoup de matières extractibles et de couleur sombre. Elles sont ensuite utilisées en incinérateur pour produire de la chaleur et de l'électricité
  7. DBO5 : paramètres de la qualité d'une eau (demande biochimique en oxygène pendant 5 jours - mesure la quantité de matière organique biodégradable contenue dans une eau).
  8. Produits de blanchiment : Cl2, NaOH, ClO2, NaOCl, O2, H2O2, O3, SO2, Na2S2O4. Le Ph variant de 2 pour le traitement au Cl2 à 10 pour H2O2 et même 11 pour NaOH et NaOCl. De même la température de 20°C pour le traitement au Cl2 à 80 pour H2O2 et même 130°C pour l'O2
  9. flottation : terme technique issu de l'anglais "floatation" dérivé de "to float" lui même emprunté au français "flotter" (!). Peut donc sans doute être remplacé par "flottage".

 

 

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