11 mai 2020

À l’intérieur de l’objectif de Moonshot d’Eastman pour des plastiques sans fin circulaires

Par Caroline


À première vue, le site industriel tentaculaire, couvrant environ 900 acres à Kingsport, au Tennessee, semble être juste une autre installation de fabrication de produits chimiques. Il y a des centaines de bâtiments et d’innombrables kilomètres de tuyaux, convoyeurs, distillateurs, tours de refroidissement, vannes, pompes, compresseurs et commandes. Il ne semble pas 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’an dernier, l’entreprise a annoncé deux initiatives majeures:

  • Technologie de renouvellement du carbone, ou CRT, qui décompose les matières premières en plastique usagées au niveau moléculaire avant de les utiliser comme blocs de construction pour produire une large gamme de matériaux et d’emballages. La société affirme que cela permet aux déchets plastiques d’être recyclés un nombre infini de fois sans dégradation de la qualité.
  • Technologie de renouvellement du polyester, ou PRT, qui consiste à extraire les déchets de polyesters des décharges et d’autres flux de déchets et à les transformer en matière première qui, selon la société, ne se distingue pas du polyester produit à partir de matières premières fossiles.

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

Les deux technologies sont ou seront sur le marché, il est donc trop tôt pour les qualifier de succès. Pourtant, ils représentent l’histoire d’une ancienne entreprise industrielle 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 se révéler un chef de file dans l’économie circulaire émergente.

Réaction chimique

Eastman, qui célèbre son centenaire cette année, a été fondée par George Eastman, l’entrepreneur qui, à la fin des années 1880, a fondé la Eastman Kodak Company. (« Kodak » était un mot inventé qu’il a ajouté à son nom de famille.) En chemin, il a démocratisé presque à lui seul la photographie (et a engendré d’innombrables « moments Kodak ») grâce à la production de caméras, de films, de produits chimiques et de produits connexes de l’entreprise Et services.

En 1920, au lendemain de la Première Guerre mondiale, la société d’Eastman souffrait d’une pénurie de matières premières, y compris du papier photographique, du verre optique et de la gélatine, et 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 que garantir l’avenir de son entreprise nécessiterait l’autonomie. Il partit à la recherche d’un emplacement approprié pour une installation de production chimique détenue et exploitée par Kodak.

Si cela fonctionne, cette icône d’entreprise à l’ancienne pourrait se révéler un chef de file dans l’économie circulaire émergente.

Kingsport s’est avéré être le bon endroit, situé dans ce qu’on appelle le Mountain Empire, qui s’étend sur une partie du sud-ouest de la Virginie et des comtés montagneux du nord-est du Tennessee. Il avait facilement accès à deux produits essentiels à Kodak: la fibre de bois pour fabriquer la cellulose, le matériau clé du film photographique; 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 – du gaz de synthèse – pour créer les produits chimiques acétyliques nécessaires à la fabrication de films, de plastiques et de textiles.

À partir de ces deux matières premières, Eastman Chemical, une filiale de Kodak, a grandi pour devenir une puissance économique dans le Mountain Empire, se développant dans son propre empire de plus de 50 sites de fabrication dans le monde.

L’entreprise s’est adaptée aux temps changeants et a prospéré. À la fin des années 1920, par exemple, la demande de films de cinéma maison 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 30, l’entreprise se tourne vers la production d’acétate de cellulose pour fabriquer des fibres textiles. Le boom automobile des années 40 et 50 a conduit Eastman à produire des produits chimiques et des matériaux essentiels à la conception et à la production automobile. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le site de Kingsport a été utilisé pour fabriquer le RDX, un explosif puissant – 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 devenues 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 au cœur.

Dans les années 1990, l’activité photographique de Kodak s’est assombrie avec l’avènement des appareils photo numériques – la société a été lente à s’adapter et a été écrasée par des concurrents plus agiles – et la société a abandonné sa division chimique en 1994 pour aider à rembourser la dette. (Eastman, la société, a supprimé le terme « produit chimique » de sa marque, mais pas de son nom légalement incorporé.)

Les dernières innovations d’Eastman, ainsi que son pivot pour placer le développement durable au cœur de sa stratégie, ont été dynamisés par son président-directeur général actuel, 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 la société en 2006 pour diriger la stratégie, le marketing et le développement des affaires avant de monter au bureau du coin en 2014. Sous sa direction, la société a accéléré sa transformation de produits chimiques en matériaux spéciaux.

« Lorsque nous sommes sortis de la grande récession en 2009 et que nous commencions à penser à notre portefeuille d’innovation, nous pensions déjà à la durabilité de manière très sérieuse », m’a dit Costa au cours d’un déjeuner dans son bureau début mars, avec une vue panoramique. d’une réserve naturelle et d’un parc cédés 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. »

PDG d'Eastman Mark Costa

PDG d’Eastman Mark Costa (Photo gracieuseté d’Eastman)

« Cette idée de circularité n’est pas nouvelle pour nous », a-t-il ajouté. « Dans toute notre innovation – j’avais la responsabilité du portefeuille de l’innovation depuis 2009 – nous avions besoin que tout ce que nous faisions soit lié à un moteur de développement durable. À l’époque. »

Plastique sur plastique

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. Désormais, réorientés et modifiés pour une ère de durabilité et de circularité, ils positionnent l’entreprise pour s’attaquer à l’un des Saint Graal de l’économie circulaire: reconvertir les déchets plastiques en nouveau plastique avec les mêmes caractéristiques de performance et de qualité.

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

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 n ° 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 est la montagne croissante d’emballages multi-matériaux – couches sur couches de polymères mélangés, papiers, stratifiés et feuilles – sous la forme de boîtes à jus, de paquets de ketchup, de tubes de dentifrice et d’innombrables autres choses. Ces matériaux Franken sont un nonstarter pour la plupart des systèmes de recyclage modernes. Le mieux que l’on puisse espérer 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 lui-même finira par s’user, finissant par devenir des déchets non recyclables dans une décharge. Mais seule une infime fraction de ces plastiques s’échappe des décharges comme lieu de repos final.

La capacité d’Eastman à transformer tous les plastiques en leurs molécules constitutives pourrait changer la donne.

Le tri de tous ces plastiques est un autre problème. Même si les plastiques 3 à 7 étaient facilement recyclables, garder différents types de polymères séparés les uns des autres est une tâche très laborieuse, en supposant que l’infrastructure était même là pour le gérer. Et compte tenu du prix historiquement bas du pétrole, même avant le récent effondrement du marché, le plastique recyclé reste non compétitif pour la 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 utiliser à nouveau de manière productive pourrait changer la donne.

Une amorce

Il existe deux méthodes de base pour recycler les plastiques: mécanique et chimique. Le premier est le plus couramment utilisé avec des bouteilles de soda (PET) et des cruches à lait (HDPE) – plastiques 1 et 2, respectivement. Il s’agit 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 procédé est intensif en chaleur – et donc en énergie et en carbone – et produit des polluants atmosphériques. La contamination par la nourriture et d’autres matières étrangères est un autre problème qui gomme littéralement les travaux. Et une fois que le plastique a été recyclé mécaniquement une fois, il est rarement adapté à un autre cycle de recyclage. Cela signifie que le matériau recyclé finira par se retrouver dans les flux de déchets.

Et il y a des limites physiques à la façon dont les plastiques recyclés produits par des méthodes mécaniques peuvent être utilisés dans la fabrication. « Vous ne pouvez obtenir que peut-être jusqu’à 50% de contenu recyclé dans une bouteille mécanique, où vous commencez vraiment à obtenir un produit assez laid et toutes sortes d’autres problèmes de performances », a déclaré Costa. « Donc, il va y avoir 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 de l’investissement et de l’innovation croissants à mesure que l’économie circulaire a pris de l’ampleur. Les fabricants de plastique, dont BP et Dow, et les sociétés de produits de consommation tels que Coca-Cola, Danone et Unilever, testent ou investissent des dizaines de millions de dollars dans la technologie, selon le Wall Street Journal.

Dans le recyclage chimique, la dépolymérisation décompose les plastiques en leurs matières premières pour les reconvertir en nouveaux polymères. La pyrolyse – le chauffage d’une matière organique en l’absence d’oxygène – peut transformer les déchets plastiques mélangés en naphta, qui peut être reconverti en pétrochimie et en plastique.

Avec seulement 9% des plus de 400 millions de tonnes de déchets plastiques produits dans le monde chaque année actuellement en cours de recyclage, selon U.N. Environment, ce qui laisse les 90% restants comme matière première potentielle.

Il y a un grand 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 …